第7章 粘合剂

②用高锰酸钾作氧化剂制淀粉粘合剂
制备工艺过程：10kg淀粉放人反应釜中，然 后 加 入 30 L H20 ， 搅 拌 制 成 淀 粉 乳 液 。 将 0.12kg KMnO4溶于10kgH2O中，将此溶液加入 到反应釜中。搅拌15min使之与淀粉乳液混合 均匀，然后加入12.5L NaOH溶液，在充分搅拌 条件下 反应 20 ～30min ，然后 加入硼 砂溶液 （2%的Na2B4O7溶液），反应体系凝冻而无法 搅拌时停止搅。拌，静止2h或更长一点时间凝 冻自动解开，侍体系均匀即制成淀粉粘合剂。
糊精是将淀粉加热(例180℃)使其分子分解而制得。它的 分子也是(C6H10O5)n。，只不过n的数字比淀粉分子的 小。糊精不仅可溶于热水中，而且还可溶于冷水配成 各种浓度的粘结剂。一般用45~50％浓度的糊精水溶 液，作为纸张粘结剂。糊精粘结剂干燥后很脆，附着 力并不强，如漆布和纸板使用糊精粘结剂粘结，则干 燥后很容易从糊精胶层揭开。
氢氧化钠溶液(27B℃) 20kg
硼矿液(3kg硼砂+30kg水) 33k8
水
454kg
此种粘结剂具有初粘性好、粘合牢固、不凝胶、不 发霉、含碱量低、防潮性能好等特点。
5.阿拉伯胶（桃胶）
呈白色至深红色硬脆固体，相对密度在1.3～1.4之间， 溶解于甘油和水，不溶于有机溶剂。
6.海藻酸钠
①淀粉。纯白色颗粒状，是主要粘合物质，其分子式为 (C6H10O5)n，淀粉不溶于水，但在水中随温度升高而膨胀， 然后即破裂而糊化。不同类型的植物中淀粉结构有直链， 支链之分，只是量多少不同。
②交联剂（固化剂）（可以防潮）：硼砂，提高粘结剂的耐 水性，加入量为淀粉量的0.1～0.5%
③碱（NaOH）与淀粉中的羟基结合，破坏部分氢键，使大 分子间的作用力减弱，因而降低了糊化温度。氢氧化钠还 能起到被粘纸材表面处理的作用。经验证明，碱性淀粉粘 合剂对粘合某些纸材是有利的。但用量不能过大，否则会 使粘合剂pH值上升，影响瓦楞纸板的质量。
⑥交联剂，是指能通过与大分子主链或支链上的基团反 应，在大分子之间形成化学桥键．而成为不溶不熔的 网状或体型结构的不饱和或多官能团的物质，这种物 质可以提高粘结强度。
1. 粘合剂的组成：
⑦促进剂及着色剂。 在热固性粘结剂中，凡能 加速固化反应或降低固化反应温度一类的物质 叫固化促进剂，如环氧树脂粘结剂中常用的叔 胺、酚类、硫脲等。
从植物中提取的胶质多数是葡萄糖衍生物，其分
子式与基本结构如下： CH2OH
H H
H O
(C6H10O6 )n
OH H O
H
OH
n
具体包括：淀粉﹑糊精﹑阿拉伯胶及海藻酸钠等。 而在包装中应用最多的是淀粉粘合剂。淀粉粘结剂 广泛用于包装工业中，特别是纸制品加工。例纸袋、 纸盒、瓦楞纸板箱的粘结等。
（一）淀粉粘合剂原料和制备
(2)氧化法
对淀粉进行氧化处理是对淀粉进行改性，淀粉 氧化的目的，是使淀粉分子链的糖甙键裂解断 链(即有一定的大分子链的断裂)，通过氧化剂 的作用将淀粉分子中的羟基氧化，改变淀粉的 分子结构，生成新的官能团，如—CHO(醛基)、 =CO(羰基)、有的可进一步氧化成—COOH(羧 基)。这些官能团可阻止淀粉分子间的缔合， 从而改善淀粉粘合剂的稳定性，提高了粘合能 力和对纸板的亲和性及对纸板纤维的渗透性并 且使粘合剂具有较好的防潮性和防腐性。
第二步是制备主体淀粉(生淀粉)，向主体罐中
加 入 1516L 的 水 ， 再 加 入 14.5kg 的
N拌a直2B至4O全7·1溶0H，2O然或后11加.4入kg4的54Nkga2淀B4粉O，7·5搅H2拌O ，混
搅 合。
直到完全分散均匀，将第一步制得的载
体淀粉在搅拌下慢慢加入第二步制得的 主体淀粉中，充分混合搅拌20~30min， 炎热的天气还要加入少量防腐剂，如甲 醛(1L)或五氯酚钠(0.9kg)。这样制得的成 品用泵输送到粘合剂贮槽备用
3. 丙烯酸酯及其衍生物
R
——CH2—C————
n
COOR´
（二）溶剂型粘合剂 1. 聚乙烯（PVA）
溶剂：水，主要用来粘结纸-纸，纸和铝箔等。
2. 聚醋酸乙烯（PVC）
讨论：
A ）若θ =0（接触面积最大），即液体完全 附着在固体表面（液体全面展开），表示 完全润湿；
B）若θ <90°,表示可以润湿，且θ 越小，润 湿性越好；
C）若θ >90°,表示不易润湿，且θ 越大，润 湿性越差；
D）若θ =180°，表示完全不润湿。
粘附结合力：（微观上）化学键力或极性键力
2．淀粉粘合剂制备方法
(1)斯坦霍尔法。
第一步是制备载体淀粉(熟化淀粉)。首先向载 体罐中加入588L水，然后加入91kg淀粉，搅拌 3 min 后 ， 边搅 拌 边缓 慢 加人 氢 氧化 钠 溶液 (15.4 kg的NaOH溶于38L的H2O中)，注意加碱 要慢，加完后搅拌15-30min，使淀粉熟化成透 明的载体。
⑧消泡剂。消泡剂用来防止在制备粘合剂时产生 气泡，或者防止粘合剂在使用时产生气泡。
⑨其它。
2.粘合剂的分类
3. 粘结机理
一 粘结的产生
粘合力
粘附力：粘结剂和被粘物之间的力 内聚力：粘结剂层（胶层）内部的力
注意：粘合力由粘附力和内聚力中最小的一个决 定。内聚力又由粘合剂本身来决定，如粘结剂的性质 ﹑组成﹑配比和固化工艺等。

②用高锰酸钾作氧化剂制淀粉粘合剂：
氧化法所用的氧化剂有过氧化物、次氯酸钠、 高锰酸钾等。
用次氯酸钠作氧化剂制淀粉粘合剂的方法因有 毒气体的析出污染环境和影响工作人员身体健 康已被淘汰。目前在我国适于小纸箱厂生产瓦 楞纸板所用的淀粉粘合剂是采用
高锰酸钾作氧化剂冷制法制备的。其配方是：
0液.1玉 )2, kNga米(2溶B4于淀O170粉k5gHL102（Okg中2%，)溶，液NHa2）OOH30kg12，.5L(K10M％nO溶4 上述配方可根据需要按比例放大、缩小。
例如：大豆蛋白等，粘结力比葡萄糖衍生物强，但耐 水性差。
（二）酪朊
又称酪素和干酪素，主要成分：含磷蛋白。 性质：无色无臭，白色或黄色，溶解于碱液或浓酸，在 弱酸中沉淀，不溶于水﹑醇类，有吸湿性，在常态下具有很 强的粘合力。例如：木材—金属﹑木材—木材等的粘结。
（三）骨胶或明胶
骨胶属于硬蛋白，加水分解便转化为明胶。明胶除纯度 高﹑品质好以外，与骨胶没有明显的区别。
在满足粘合条件的情况下，涂层越薄越好。因为 涂层越厚，缺陷越多。涂层薄，缺陷少，利于粘结剂 分子的定向作用，也能充分发挥粘附力的作用，节约 用胶量。
3. 粘结机理
(1) 吸附原理（表面润湿）
①粘合剂与被粘物体表面之间有最大的接触。 ②在接触面上，粘合剂对被粘物体表面有良好的亲和性。
在液体和固体相接触的地方，液面发生弯曲，液面的 切线与固体表面形成夹角θ →接触角
三 其他天然树脂粘合剂
松香（松香酸﹑天然热溶胶）﹑ 虫胶 沥青（石油附属品）﹑ 生漆（漆树）
四 无机粘合剂（硅酸钠粘合剂，又称水玻 璃或泡化碱）
由硅石与苛性钠共混﹑融溶制成的粘稠液体，无色， 无臭呈碱性，以任意比例与水混合。
包装用：氧化钠：二氧化硅=1：2.9～3.5 不同用途的硅酸钠粘合剂的特性参见表4-2，P262。
淀粉粘合剂开始变稠，即粘合剂原料中生淀粉逐渐熟 化而显示粘合性质的温度为胶化温度。
3．粘合剂的质量控制
③固体含量 粘合剂的固体含量，可用下式来表示： W％＝(g1/go)×100％ 式中；W％为固体含量； g1为干燥后粘合剂重量(g) go为湿粘合剂重量(g)
4.糊精粘合剂
n
COOCH3
性质：微酸，溶于有机溶液，遇浓酸碱会分解，溶 于稀酸，有一定的防水性。
2. 乙烯—醋酸乙烯共聚物
EVA乳液胶膜能耐寒、耐酸、耐碱、对氧、臭氧和 紫外线较稳定，与其他树脂相容性好，无毒、储存期较长， 低温成膜性较好，可用于粘合纸板盒加工纸、纸箱的封合、 缠管、贴标签、贴包装盒开窗薄膜以及塑料薄膜、无纺布、 铝箔等的粘结。
2．淀粉粘合剂制备方法
目前，耗用量最大、最重要的是制造瓦 楞纸板用的淀粉粘合剂，其制造方法有 种，即斯坦霍尔(Stein—Hall)法和氧化法。
(1)斯坦霍尔法。现代化大型瓦楞纸箱生 产厂用淀粉粘合剂都在本厂自制。这种 粘合剂保存时间不长。制备方法分一步 法和二步法。目前国内外普遍采用二步 法。图8—2为二步法制备淀粉粘合剂的 生产工艺流程图。
第三节 合成树脂粘合剂
合成树脂粘结剂是当今产量最大﹑品种最多﹑应用 最广﹑影响最大的粘结剂。
合成树脂粘合剂
热塑性粘合剂
乳液型 溶剂型 热熔型
热固性粘合剂
复合型粘合剂
一 热塑性粘合剂 （一） 乳液型粘合剂
典型的为白乳胶。乳液是聚合物的微粒在水中的分散 体。 1. 聚醋酸乙烯酯 其结构为：
——CH—H2——
1 天然粘结剂及无机粘结剂
天然粘结剂是人类应用最早的粘结剂，按 来源可分为动物胶、植物胶和矿物胶等， 而按化学结构则可分为葡萄糖衍生物、 氨基酸衍生物及其它天然树脂等。
无机粘结剂也称为无机胶，例水泥、石膏、 水玻璃及其它无机粘结剂都有非常广泛 的应用范围。
第二节 包装常用粘结剂
一 葡萄糖衍生物粘结剂
第七章 粘合剂
粘合剂：将两种同类或不同类的固体物质连接在一起的 物质，又称粘接剂﹑胶粘剂或直接称为胶。
1. 粘合剂的组成：
①基料(粘合物质) 基料是粘结剂的主要而必须的成分。它又 称为基体，也称粘结剂的骨架。
②固化剂。 又称硬化剂或熟化剂。它能使线型分子形成网 型或体型结构，从而使粘结剂固化 。
③填料。填料的加入可以增加粘结剂的弹性模量，降低线膨 胀系数，减少固化收缩率，增加粘度、抗冲击韧性，提高使 用温度、耐磨性能、胶接强度。