[发明专利]一种基于预乳化技术的木材用淀粉胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于预乳化技术的木材用淀粉胶粘剂及其制备方法，属于胶粘剂制备技术领域。

背景技术

淀粉是自然界中含量极为丰富的有机化合物，具有来源广泛、价格低廉、可再生、可完全降解以及无污染等优点。淀粉经酸解、预糊化、接枝共聚及再糊化后可以制备出一种生产成本低廉，环保无污染的木材用胶粘剂。目前的一些工艺制备出的淀粉胶的储藏稳定性、粘接强度和干燥速度已得到显著改善，但胶粘剂的表观粘度和初粘力偏低，需要通过加入聚乙烯醇溶液或其类似物质来改善性质。但是聚乙烯醇需要预先单独溶解配置，影响了制备工艺的连贯性，不利于简化工艺，成本偏高，已有的工艺中为改善淀粉胶粘剂的稳定性，尿素的添加量仍然较高，仍有进一步改进的空间。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于预乳化技术的木材用淀粉胶粘剂及其制备方法。

本发明以淀粉为原料，将淀粉酸解后完全糊化，淀粉的完全糊化使淀粉颗粒的内部结构完全被破坏，有利于使得单体不仅能在淀粉颗粒表面和淀粉发生接枝共聚，也能在淀粉颗粒内部进行接枝反应，有利于形成均一的接枝共聚乳状液。本发明在淀粉糊化前加入稀释剂尿素，防止淀粉糊化之后降温时易形成氢键而造成粘连，有利于形成均一的淀粉溶液，相对于已报道的接枝共聚木材用淀粉胶制备技术，尿素的添加量大大降低，这有利于提高制备的淀粉胶粘剂的干燥速度。本发明在接枝共聚过程中滴加提前预乳化的单体乳状液进行接枝共聚，采取预乳化工艺能明显提高接枝反应的稳定性，防止在接枝反应过程中由于淀粉糊化后起泡性增强和乳化剂浓度过高而造成的大量起泡的现象，并且预乳化能够改善乳胶粒粒径的分布，提高乳液的性能。本发明在工艺生产中没有添加聚乙烯醇作改性剂，主要是通过减少酸解时间，采用了完全的预糊化处理和基于预乳化技术的单体的滴加工艺，增强了体系的初始粘度，也使反应更加稳定、均一，接枝率也有明显提高，在不添加聚乙烯醇的条件下，也能有较高的表观粘度、初粘力和压缩剪切强度，在本发明的工艺流程中，不添加聚乙烯醇能够大大简化淀粉胶生产工艺，节省了大量工业生产的人力、物力和原料成本。本发明在单体滴加完毕后续升温中，采用了更低的后糊化处理温度，这主要是因为后糊化温度过高，会导致已接枝的淀粉颗粒崩解而使未接枝的基团暴露出来，体系更容易回生，而采取更低的后糊化温度能有效的避免上述情况，从而进一步增强胶粘剂的稳定性。通过上述工艺制备的木材用淀粉胶粘剂储藏稳定性、粘接强度、干燥速度、成膜性和工业化可操作性都得到了显著改善。

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种基于预乳化技术的木材用淀粉胶粘剂，其配方为(以质量比计)：

所述淀粉胶粘剂是木材用淀粉胶粘剂。

在本发明的一种实施方式中，所述淀粉为玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉或马铃薯淀粉中的任意一种或几种的组合。

在本发明的一种实施方式中，所述酸是实验室用浓盐酸(36-38％浓度)或工业用浓盐酸(30-32％浓度)。

在本发明的一种实施方式中，所述引发剂为过硫酸铵或者过硫酸钾。

在本发明的一种实施方式中，所述接枝单体是醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、丙烯酸或丙烯酸丁酯中的一种或几种的组合。

在本发明的一种实施方式中，所述乳化剂是十二烷基硫酸钠、十二烷基苯环酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、辛基酚聚氧乙烯醚-10(OP-10)、磷酸酯乳化剂中的一种或任意几种的组合。

在本发明的一种实施方式中，所述稀释剂是尿素。

在本发明的一种实施方式中，所述消泡剂是醇类或矿物油类，所述增塑剂是乙二醇、山梨醇、甘油等醇类或邻苯二甲酸酯类，所述防霉剂是苯甲酸或苯甲酸钠。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种所述无聚乙烯醇添加的淀粉胶粘剂的制备方法，包括：将接枝单体与乳化剂溶液进行预乳化，预乳化的方法是先加入乳化剂溶液，在25～35℃下，逐渐加入接枝单体并搅拌，单体滴加时间为0.5～1.5h，单体滴加完后，继续搅拌5～10min，形成稳定的单体乳状液；以淀粉制成的淀粉乳为主要原料，对其进行酸解预处理后，加入尿素，升温将淀粉完全糊化，再降温加入引发剂，逐渐滴加上述预乳化好单体乳状液，滴加完后，继续反应一段时间，然后升温，保温除去残留单体，最后降温，加入助剂，搅拌均匀后出料，即得淀粉胶粘剂。

在本发明的一种实施方式中，所述制备方法的具体包括：

(1)将淀粉与水配成以淀粉干基计20～40％浓度(w/w)的淀粉乳，搅拌升温；