一种无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂的制备方法

本发明涉及胶粘剂领域，尤其涉及一种无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂的制备方法。

背景技术：

1、淀粉由于来源广、低成本、绿色、可再生，糊化后拥有粘结性能等众多优势逐渐被应用于胶粘剂行业，成为研究的热点。但由于纯天然淀粉胶黏剂本身存在粘结性能差、稳定性弱、疏水性差、黏度高、固含量低、易凝胶、不易施胶的缺点，难以满足实际工业应用的需求。因此采用合适的改性方法对淀粉进行改性，并辅以表面活性剂、催干剂及防腐剂来改善淀粉基胶黏剂的综合性能，是生产无醛高粘结性淀粉基胶黏剂的关键技术问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂的制备工艺，其工艺简单、原料低廉易得，并能获得初黏性好、黏度低、固含量高、粘结性能好、干燥速率快、上机性能好、可降解且性能稳定性好的无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂。

2、为达到上述目的，本发明通过如下的技术方案实现：

3、一种无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、(1)向三口烧瓶中加入2～6份去离子水作为溶剂，将1份淀粉加入到去离子水中，在25℃～30℃下搅拌，使淀粉充分分散；

5、(2)加入酸性溶液和0.02～0.1份氧化剂，升温到35℃～40℃后保温搅拌2h～6h使氧化剂和淀粉充分反应；

6、此处需要说明的是酸性溶液的用量需保证该步体系下溶液的ph为3～4；

7、(3)加入0.2～0.8份尿素和0.2～0.8份聚乙二醇，并升温到40℃～50℃，保温搅拌1h～5h，使尿素、聚乙二醇与淀粉充分反应；

8、(4)继续升温到85℃～95℃，并保温搅拌0.5h～1.5h，使淀粉溶液充分糊化；

9、(5)加入表面活性剂、催干剂及防腐剂；

10、(6)降温到20℃～30℃出料，即得无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂。

11、所述的淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、大米淀粉、小麦淀粉、绿豆淀粉中的一种或多种的组合；

12、所述的酸性溶液为盐酸、硫酸和硝酸等酸性物质中的一种；

13、所述的氧化剂为次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾和高碘酸钠中的一种；

14、所述的聚乙二醇的品种为聚乙二醇-200，聚乙二醇-400，聚乙二醇-600中的一种或多种的组合；

15、所述的表面活性剂为烷基糖苷、磷酸三丁脂、十二烷基硫酸钠中的一种，催干剂为氯化钙、膨润土、硝酸钠中的一种，防腐剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、乙酸钠中的一种。

16、在传统的淀粉基胶黏剂胶黏剂的制备工艺中，淀粉基胶黏剂产品的最大缺点之一便是粘结性能不强、易开胶，另外，黏度较大、不易施胶。而本发明选用尿素和聚乙二醇对淀粉进行改性，尿素是一种有机化合物，通常用作木材胶黏剂的原材料，将尿素与氧化淀粉进行缩聚反应，可制得性能优良的无甲醛胶黏剂，降低黏度，增加流动性，还可以有效地抑制淀粉凝胶的回生；聚乙二醇是一种无毒、无刺激性、具有优异水溶性、附着力和生物相容性的高分子聚合物，可有效增强淀粉基胶黏剂的粘结性能。传统的淀粉基胶黏剂由于黏度较大，常用未糊化的淀粉基胶黏剂进行施胶，后高温处理，干燥的同时进行糊化，工艺复杂。而本发明的淀粉基胶黏剂糊化后降温得产品，可在常温下施胶，简化应用工艺。

17、优选地，步骤(1)所述的淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、大米淀粉、小麦淀粉、绿豆淀粉中的一种或多种的组合；

18、优选地，步骤(3)所述的聚乙二醇的品种为聚乙二醇-200，聚乙二醇-400，聚乙二醇-600中的一种或多种的组合；

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明的无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂的制备方法工艺简单、原料低廉易得，成本低，获得的无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂的初黏性好、黏度低、固含量高、粘结性能好、干燥速率快、上机性能好、可降解且性能稳定性好。

21、实施方式

22、下面以具体实施例对本发明作出进一步的详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均为可从商业途径得到的试剂和材料。

23、实施例

24、本实施例提供一种无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

25、(1)向三口烧瓶中加入3份去离子水作为溶剂，将1份玉米淀粉加入到去离子水中，在30℃下搅拌，使淀粉充分分散；

26、(2)加入0.04份高碘酸钠，并加入硫酸溶液调ph为3.2，升温到38℃后保温搅拌3h使氧化剂和淀粉充分反应；

27、(3)加入0.6份尿素和0.5份聚乙二醇-200，并升温到40℃，保温搅拌2h，使尿素、聚乙二醇-200与淀粉充分反应；

28、(4)继续升温到90℃，并保温搅拌0.8h，使淀粉溶液充分糊化；

29、(5)加入磷酸三丁脂、膨润土及苯甲酸钠；

30、(6)降温到25℃出料，即得无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂。

31、实施例

32、本实施例提供一种无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

33、(1)向三口烧瓶中加入3份去离子水作为溶剂，将1份玉米淀粉加入到去离子水中，在30℃下搅拌，使淀粉充分分散；

34、(2)加入0.06份高锰酸钾，并加入硫酸溶液调ph为3.2，升温到35℃后保温搅拌3h使氧化剂和淀粉充分反应；

35、(3)加入0.7份尿素和0.6份聚乙二醇-200，并升温到40℃，保温搅拌2h，使尿素、聚乙二醇-200与淀粉充分反应；

36、(4)继续升温到93℃，并保温搅拌0.6h，使淀粉溶液充分糊化；

37、(5)加入磷酸三丁脂、膨润土及苯甲酸钠；

38、(6)降温到25℃出料，即得无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂。

39、实施例

40、本实施例提供一种无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

41、(1)向三口烧瓶中加入3份去离子水作为溶剂，将1份玉米淀粉加入到去离子水中，在30℃下搅拌，使淀粉充分分散；

42、(2)加入0.08份高碘酸钠，并加入硫酸溶液调ph为3.2，升温到40℃后保温搅拌3h使氧化剂和淀粉充分反应；

43、(3)加入0.8份尿素和0.4份聚乙二醇-400，并升温到42℃，保温搅拌3h，使尿素、聚乙二醇-400与淀粉充分反应；

44、(4)继续升温到93℃，并保温搅拌0.6h，使淀粉溶液充分糊化；

45、(5)加入磷酸三丁脂、膨润土及苯甲酸钠；

46、(6)降温到25℃出料，即得无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂。

47、实施例

48、本实施例提供一种无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

49、(1)向三口烧瓶中加入2份去离子水作为溶剂，将1份大米淀粉加入到去离子水中，在25℃下搅拌，使淀粉充分分散；

50、(2)加入0.05份高碘酸钠，并加入硫酸溶液调ph为3.2，升温到40℃后保温搅拌3h使氧化剂和淀粉充分反应；

51、(3)加入0.4份尿素和0.3份聚乙二醇-400，并升温到42℃，保温搅拌4h，使尿素、聚乙二醇-400与淀粉充分反应；

52、(4)继续升温到90℃，并保温搅拌0.8h，使淀粉溶液充分糊化；

53、(5)加入磷酸三丁脂、膨润土及苯甲酸钠；

54、(6)降温到25℃出料，即得无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂。

55、实施例

56、本实施例提供一种无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

57、(1)向三口烧瓶中加入2份去离子水作为溶剂，将1份大米淀粉加入到去离子水中，在25℃下搅拌，使淀粉充分分散；

58、(2)加入0.08份高锰酸钾，并加入硫酸溶液调ph为3.2，升温到38℃后保温搅拌3h使氧化剂和淀粉充分反应；

59、(3)加入0.6份尿素和0.5份聚乙二醇-600，并升温到40℃，保温搅拌4h，使尿素、聚乙二醇-600与淀粉充分反应；

60、(4)继续升温到90℃，并保温搅拌0.8h，使淀粉溶液充分糊化；

61、(5)加入磷酸三丁脂、膨润土及苯甲酸钠；

62、(6)降温到25℃出料，即得无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂。

63、对比例1

64、以玉米淀粉为原料，不添加聚乙二醇，其余试剂及步骤同实施实例1，具体如下：

65、(1)向三口烧瓶中加入3份去离子水作为溶剂，将1份玉米淀粉加入到去离子水中，在30℃下搅拌，使淀粉充分分散；

66、(2)加入0.04份高碘酸钠，并加入硫酸溶液调ph为3.2，升温到38℃后保温搅拌3h使氧化剂和淀粉充分反应；

67、(3)加入0.6份尿素，并升温到40℃，保温搅拌2h，使尿素与淀粉充分反应；

68、(4)继续升温到90℃，并保温搅拌0.8h，使淀粉溶液充分糊化；

69、(5)加入磷酸三丁脂、膨润土及苯甲酸钠；

70、(6)降温到25℃出料，即得无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂。

71、对比例2

72、以玉米淀粉为原料，不添加尿素，其余试剂及步骤同实施实例1，具体如下：

73、(1)向三口烧瓶中加入3份去离子水作为溶剂，将1份玉米淀粉加入到去离子水中，在30℃下搅拌，使淀粉充分分散；

74、(2)加入0.04份高碘酸钠，并加入硫酸溶液调ph为3.2，升温到38℃后保温搅拌3h使氧化剂和淀粉充分反应；

75、(3)加入0.5份聚乙二醇-200，并升温到40℃，保温搅拌2h，使聚乙二醇-200与淀粉充分反应；

76、(4)继续升温到90℃，并保温搅拌0.8h，使淀粉溶液充分糊化；

77、(5)加入磷酸三丁脂、膨润土及苯甲酸钠；

78、(6)降温到25℃出料，即得无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂。

79、对比例3

80、以玉米淀粉为淀粉原料，不添加尿素和聚乙二醇，其余试剂及步骤同实施实例1，具体如下：(1)向三口烧瓶中加入3份去离子水作为溶剂，将1份玉米淀粉加入到去离子水中，在30℃下搅拌，使淀粉充分分散；

81、(2)加入0.04份高碘酸钠，并加入硫酸溶液调ph为3.2，升温到38℃后保温搅拌3h使氧化剂和淀粉充分反应；

82、(3)继续升温到90℃，并保温搅拌0.8h，使淀粉溶液充分糊化；

83、(4)加入磷酸三丁脂、膨润土及苯甲酸钠；

84、(5)降温到25℃出料，即得无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂。

85、下面说明本发明的无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂的检测过程以及检测结果。

86、(1)黏度测试：根据国家标准gb/t 2794-2013的方法进行黏度测试，采用dv-ⅱ+pro(brookfield,美国)型旋转黏度计，采用s64号转子，以30r/min的转速在25℃的温度下测试胶粘剂的黏度。平行测试5次，取平均值。

87、(2)干剪切强度测试：根据国家标准gb/t 17657-2013测定胶粘剂试样的干剪切强度。以杨木板为试验基材，在室温下，通过电子万能试验机，以10mm/min的试验速度，测定粘结试样的干剪切强度。平行测试10次，取平均值。

88、(3)初黏时间测试：将箱板纸切成15mm×200mm纸样，用刷子将胶粘剂以40g/m2的涂布量均匀涂布到纸样表面，再用另一纸样完全覆盖。当两个纸张重叠时开始计时，每隔5s分开撕裂一次，当两个纸张分开出现拉毛现象时停止计时。每组纸样测试5次，取平均值。

89、(4)耐常温水性测试：将胶粘剂以100g/m2的涂布量均匀涂布在杨木板表面，再用另另一块木板的一个相同大小的表面覆盖该胶合面，在1mpa，120±0.5℃条件下，用硫化机将两块木板粘接在一起，并在室温下放置24h，得到粘接木板试样。将试样浸泡在25℃的水中，每隔0.5h观察并用镊子轻轻触动检测粘结木板是否开胶，当观察到两片木板上下分离即视为完全开胶，记录相应的浸泡时间。

90、检测结果见表1

91、表1无甲醛高粘结性淀粉基胶粘剂的检测结果

92、

93、

94、表1数据可知，本发明的无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂黏度低、干剪切强度＞2.5mpa、初黏时间短、干燥速率高、且具有良好的耐水性，综合性能优良。以淀粉为基材，进行氧化处理，并添加尿素和聚乙二醇制备的无甲醛高粘结性淀粉基胶黏剂初黏性好、黏度低、固含量高、粘结性能好、干燥速率快、上机性能好、可降解且性能稳定性好。

95、最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。