[发明专利]一种以纳米氧化纤维素浆液为母体的淀粉胶黏剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种胶黏剂及其制备方法，尤其涉及一种以纳米氧化纤维素浆液为母体的淀粉胶黏剂及其制备方法。

背景技术

随着环保法的出台以及人们健康意识的增强，国家对缩醛类胶黏剂中游离甲醛挥发量的限制越来越严格。目前木材加工领域普遍使用的“三醛胶”(即脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂)在生产和使用的过程中释放出大量的甲醛，导致环境污染并危害公众健康。因此，开发无毒环保型木材胶黏剂将是今后的研究重点。

淀粉胶黏剂作为环境友好型天然胶黏剂越来越受到研究人员的广泛关注，淀粉以其资源丰富、价格低廉、使用方便等优点并以无毒环保为亮点，成为最具有开发潜力的木材用天然胶黏剂之一。但是淀粉胶也有其局限之处，淀粉胶的胶黏强度和耐水性质不佳。为了制备性能良好的淀粉胶，至今已经公开了一些方法。在中国发明专利申请公开说明书(公开号：CN101760148A)中，提出将玉米淀粉通过氧化反应增强其涂覆性能和强度。在中国发明专利申请公开说明书(公开号：CN 104817981 A)中，提出在淀粉中加入硼砂、硬脂酸钠、磷酸三丁酯以及纳米SiO₂溶胶，由于各组分相互交融作用提高胶黏的强度。

近年来，纳米纤维素作为一种新型的可再生纳米材料已引起了许多关注，纳米纤维素的直径约在1nm～100nm，可以在水中分散形成稳定的胶体。它不但具有纤维素的基本结构与性能，还具有纳米颗粒的特性，具有良好的宏观量子隧道尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应，因其独特的性质使纳米微晶纤维素在造纸、纺织、精细化工等领域得到广泛应用。采用纳米纤维素作为添加剂增强胶黏剂的相应的性能也有相关研究。在中国发明专利申请公开说明书(公开号：CN 103013436 A)中提出以纳米纤维素作为改性剂增强大豆蛋白胶黏强度。在中国发明专利申请公开说明书(公开号：CN 103266536 A)中提出在已糊化的阳离子淀粉胶中加入以微晶纤维素粉末为原料配制的纳米微晶纤维素胶体中制备出一种高强度、稳定性好的表面施胶剂。通过加入纳米微晶纤维素改性淀粉胶使得其获得更好的胶黏强度或耐水性，但仍旧存在一些可以改进之处。如上所述的采用纳米纤维素改性淀粉胶制备过程中，均采用先制备好的微晶纳米纤维素粉末作为原料，一方面，纳米纤维素的制备过程中一般是先得到其纳米纤维素的浆液，含有大量的溶剂，而在将其浓缩干燥的过程需要消耗大量的能量；另一方面，在采用植物纤维制备微晶纳米纤维素干燥过程中对于纳米纤维的形态、性能有较大的影响，引起其量子尺寸效应的降低，添加到淀粉胶中对胶黏强度的增强作用有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种耐水性能好、胶黏强度高的以纳米氧化纤维素浆液为母体的淀粉胶黏剂，以及能耗低、步骤简单的以纳米氧化纤维素浆液为母体的淀粉胶黏剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种以纳米氧化纤维素浆液为母体的淀粉胶黏剂，以重量份计，包括以下组份的原料：

100份氧化率为5％～30％纳米氧化纤维素浆液、10～40份淀粉、2～5份氧化剂、0.1～2份稳定剂、0.1～2份防腐剂和0.1～2份乳化石蜡。其中氧化率是纳米纤维素中羟基氧化的数量占总羟基的数量的百分比，纳米氧化纤维素和未氧化纳米纤维素形成一定的配比增强淀粉胶黏剂。

上述的淀粉胶黏剂，优选的，所述纳米氧化纤维素浆液的固含量为8％～12％。

上述的淀粉胶黏剂，优选的，所述纳米氧化纤维素浆液中的纤维长度为1～100nm的氧化纤维素质量分数为35％～70％；纤维长度为100～1000nm的氧化纤维素质量分数为20％～50％；纤维长度为1μm～10mm的氧化纤维素质量分数为10％～15％。

上述的淀粉胶黏剂，优选的，所述氧化剂为H₂O₂或/和NaClO；所述稳定剂为聚乙烯二醇；所述防腐剂为五硼酸铵。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种以纳米氧化纤维素浆液为母体的淀粉胶黏的制备方法，包括以下步骤：

(1)取8～12份纸浆板，加入到80～100份硫酸溶液中，在50～55℃温度下剪切搅拌1～3h后，再加入1～2份氧化剂继续剪切搅拌反应0.5～1.0h；最后加入200～1000份水终止反应，将获得产物透析至pH＝1～5、氧化率为5％～30％的纳米氧化纤维素浆液；