[发明专利]一种高强耐水的纤维素基胶黏剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强耐水的纤维素基胶黏剂及其制备方法，属于纤维素材料技术领域。本发明利用共混方法，在特定条件下，将儿茶酚类物质加入到纤维素中得到高强耐水的胶黏剂。相较于已有的利用改性方法制备的纤维素基胶黏剂，其生产更加简单高效，且强度与耐水性能更加优异。本发明加工方法简单，原料易得，制备的高强耐水胶黏剂无污染、生物可降解，是一种环境友好型胶黏剂。

技术领域

本发明涉及一种高强耐水的纤维素基胶黏剂及其制备方法，属于纤维素材料领域。

背景技术

胶黏剂广泛应用于生活的各个场景中。现阶段主要使用的胶黏剂多为脲醛胶、酚醛胶等以石油为原材料的一类胶黏剂。这类胶黏剂一方面具有一定的毒副作用，在日常使用过程中会对人们的身体健康产生不良影响；另一方面，这类胶黏剂不易于回收，可降解性能差，大量使用以石油为原料制备的胶黏剂会加速对石油资源的消耗，对环境也有很大的影响。并且，此类胶黏剂的耐水性能也有所不足。因此，研发制备一种非石油基、环境友好、高强、耐水的胶黏剂成为了现在亟待解决的问题。

作为一种绿色的天然高分子材料，纤维素来源广泛、储存量巨大,广泛地存在于植物、动物和菌类等体内，具有成本低、来源广、无污染和可再生等优点，是一种环境友好型材料。并且，纤维素由于其连段含有大量羟基，对含有羟基或极性界面具有优异的粘附性能，在胶黏剂方面有巨大的应用前景。但大量的羟基的存在使得纤维素极易于与水分子结合，降低了纤维素对基材的粘附性能，因此如何增强纤维素的耐水粘附性能成了亟待解决的问题。

发明内容

技术问题:

为了实现高强且耐水的粘附性能，本实验通过大量实验，最终选用聚乙烯亚胺(PEI)将儿茶酚类物质均匀分散在纤维素悬浮液中，通过简单的共混方法制备了纤维素基胶黏剂溶液。相比于通过改性增强纤维素耐水粘附性能的方法，该方法更加简单高效，并且增强效果优于改性方法。

儿茶酚类物质是一种含有邻苯二酚基团的一类酚类衍生物，具备化学多功能性，广泛参与自然界中大多数生物反应进程。邻苯二酚基团能够与多种基材表面形成强氢键作用、络合作用等非共价键作用，也能够通过氧化还原反应形成共价键，从而使得水分子不易破坏材料结构，有效地增强了对水下材料的粘附性能，在增强材料的耐水性能方面具有优异的效果。

本发明以纤维素为基材，通过与儿茶酚类物质相互作用，得到具有优异强度和耐水性能的纤维素基胶黏剂。

本发明的第一个目的是提供一种制备高强耐水纤维素基胶黏剂的方法，所述方法包括如下步骤：将纤维素、儿茶酚类物质和PEI均匀分散在水溶液中，得到纤维素基胶黏剂，其中纤维素、儿茶酚类物质和PEI的质量比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)。

在本发明的一种实施方式中，所述纤维素为原纤维纳米纤维素CNF、纳米晶纤维素CNC、羧甲基纤维素钠CMC、羧基化纳米纤维素TOCNF中的一种或多种。

在本发明的一种实施方式中，所述儿茶酚类物质为多巴胺DOPA、单宁酸TA中的一种或多种。

在本发明的一种实施方式中，所述儿茶酚类物质相对水溶液的质量分数为0.1％-0.5％。

在本发明的一种实施方式中，所述PEI相对水溶液的质量分数为0.1％-0.5％。

在本发明的一种实施方式中，所述儿茶酚类物质与PEI的质量比为1:1时，胶黏剂强度及耐水性能最好。

在本发明的一种实施方式中，所述方法具体包括如下步骤：取1％的纤维素悬浮液，调节温度至20℃以下，搅拌分散均匀，接着加入儿茶酚类物质，搅拌30min，最后加入PEI，搅拌30min，得到纤维素胶黏剂。其中纤维素、儿茶酚类物质和PEI的质量比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)。

在本发明的一种实施方式中，纤维素、儿茶酚类物质和PEI的质量比优选为1：0.4：0.4。