改性淀粉胶黏剂的研究概况及展望
改性淀粉胶黏剂的研制
#8#
致力于通过化学改性方法提高其耐水性能的研究, 使 之能够应用于木材工业。
1 淀粉胶黏剂改性的理论依据 从理论上分析, 淀粉胶黏剂耐水性差与其分子结
玉米淀粉将主剂固体含量提高至 45% , 再均 匀导入 经亚硫酸氢钠封闭的 T DI。
采用本研究制备的改性淀粉胶压制三层胶合板, 单板涂胶量为 350 g / m2 ( 双 面) , 陈化时 间 20 min。 热压参数为: 温度 120 e , 单位 压力 1. 0 M Pa, 时间 3. 5 m in。按照国家标准 GB 9846. 12- 88 中 Ò 类胶合 板的要求检测试板的胶合强度, 结果见表 1。
Study on Modifying Starch Adhesive for Plywood Manufacturing
L IU Jing- hong, L IN Qiao- jia, YANG Gu-i di
( Fujian Agricult ure and Forest ry U niversit y, Fuzhou 350002, Ch ina)
制胶工艺首先采用适度氧化降解方法对玉米淀粉原料进行低分子化处理再在稳定剂pva存在的条件使其与丙烯酰胺自由基聚合的高分子预聚体发生缩聚反应生成具有初步网状结构的水性高分子聚合物作为主剂在调胶阶段按适当的比例加入经过端基封闭处理的tdi在热压时由于温度的作用活性极强的异氰酸酯基解封与淀粉胶黏剂主剂中和木材物质中的各种活性基团进行交联反应使淀粉胶黏剂的胶接性能及耐水性发生质的变化既可以满足类胶合板的质量要配方设计和制板试验在前期大量单因素探索性试验的基础上选定对胶合强度有重要影响的氧化剂次氯酸钠稳定剂pva丙烯酰胺预聚体和交联剂tdi用量为变量正交试验表安排试验各因素的水平如表1所示
纸用改性淀粉胶粘剂的制备及性能研究
纸用改性淀粉胶粘剂的制备及性能研究以CaCO3为填料,用聚乙烯醇(PV A)接枝木薯改性淀粉(CS-8)制备了高强度纸用胶粘剂,研究了填料及干燥时间对淀粉胶纸-纸、纸-钢拉伸强度的影响;利用正交实验设计,以PV A添加量(A)、CaCO3添加量(B)和KOH添加量(C)为因素寻找最优反应条件组合。
结果表明:填料表面改性和目数对拉伸强度有较大影响,对于纸-纸粘接的最佳条件是A3B2C2,拉伸强度为3.59 MPa;对于纸-钢粘接,最佳条件为A3B2C3,拉伸强度为3.77 MPa,优化组淀粉胶的干燥时间为2 h,固含量为28%,黏度适中,贮存稳定性较好,能用于纸制品的粘接。
标签:改性淀粉胶;正交实验;拉伸强度;干燥时间阳离子淀粉是指淀粉在一定条件下与阳离子试剂反应制得的产物,阳离子试剂主要有叔胺盐类和季铵盐类[1~3]。
木薯改性淀粉(CS-8)是一种常见的阳离子淀粉,其主要用于纸张的表面施胶处理[3~5]和废水絮凝剂[6,7]。
淀粉胶粘剂具有天然无毒、价格低廉及可再生等优点,也存在流动性较差、易霉变和贮存稳定性较差等诸多不足,因此需要对其进行改性处理[8~10]。
本研究拟用CaCO3作为填料,用PV A接枝CS-8制备高强度绿色纸用胶粘剂,研究填料表面处理及粒径大小对淀粉胶纸-纸、纸-钢剥离强度的影响,讨论剥离强度随干燥时间的变化,并利用正交实验设计[11,12]寻找最优条件组合,同时测定胶粘剂的综合性能。
这样不仅可以制备性能优异、成本较低的绿色纸用胶粘剂,还能扩展CS-8的使用范围。
1 实验部分1.1 实验原料木薯改性淀粉(CS-8),工业级,广西明阳生化科技股份有限公司;KOH、CaCO3,分析纯,湖北大学化工厂;PV A,分析纯,阿拉丁公司;硼酸,分析纯,济宁华凯树脂有限公司;消泡剂,分析纯,深圳海川化工科技有限公司。
1.2 实验设备BLD-200N型电子剥离试验机,PARAM?公司。
1.3 制备工艺1.3.1 改性木薯淀粉胶的制备准确称量固体PV A于烧杯中,加入定量的水在80 ℃中溶解备用。
2024年淀粉胶粘剂市场发展现状
淀粉胶粘剂市场发展现状概述淀粉胶粘剂是一种常见的粘合剂,在各个行业中得到广泛应用。
本文将就淀粉胶粘剂市场的发展现状进行分析,包括市场规模、应用领域、技术进展等方面。
通过对淀粉胶粘剂市场的深入剖析,可以更好地了解其发展趋势和潜在机会,为相关企业提供参考依据。
市场规模淀粉胶粘剂市场在近几年呈现稳步增长的趋势。
根据市场研究数据显示,2019年全球淀粉胶粘剂市场规模达到X亿美元,预计到2025年将达到Y亿美元。
市场规模的增长主要受到各行业的需求推动,包括包装、建筑、木工、纸品等。
随着可持续发展的需求增加,以及环保意识的提高,淀粉胶粘剂市场有望继续保持增长势头。
应用领域淀粉胶粘剂在各个行业中均有广泛应用。
主要应用领域包括:1.包装领域:淀粉胶粘剂在纸盒封装、纸张粘合等方面起到重要作用。
其具有优良的粘接性能和环保特点,得到了包装行业的普遍认可。
2.木工领域:淀粉胶粘剂在家具制造、地板、胶合板等木制品的生产中广泛应用。
相比传统的有机溶剂胶水,淀粉胶粘剂具有绿色环保、无毒无害的特点,更符合现代家居材料的要求。
3.建筑领域:淀粉胶粘剂在建筑行业中被用作涂料、瓷砖胶水、石膏板胶粉等。
其具有粘接强度高、成本低、环保等优点,得到了建筑行业的广泛应用。
技术进展随着科技的不断进步,淀粉胶粘剂的技术也在不断完善和创新。
以下是一些技术进展的方向:1.淀粉胶粘剂的改良:通过改变淀粉的成分和处理工艺,可以提高其粘接强度、耐水性和耐高温性。
近年来,研究人员通过添加纤维素等添加剂来改进淀粉胶粘剂的性能,延长其使用寿命。
2.新型淀粉胶粘剂的研发:目前,一些新型淀粉胶粘剂正在被开发和研究,如生物质淀粉胶、微纳米粒子改性淀粉胶等。
这些新型胶粘剂具有更高的粘接强度、更好的环保性能,有望取代传统的合成胶粘剂。
3.淀粉胶粘剂在3D打印中的应用:近年来,随着3D打印技术的快速发展,淀粉胶粘剂在3D打印领域也得到了广泛应用。
淀粉胶粘剂可以在3D打印过程中作为支撑材料,具有易于去除和环保的特点。
最新改性淀粉胶粘剂的研究与应用
改性淀粉胶粘剂的研究与应用淀粉胶粘剂具有原料来源丰富、价格低廉、可降解等优点,可广泛应用于瓦楞纸板包装箱、纤维板、建筑等领域。
但是,未改性的淀粉胶粘剂流动性差,施胶困难,且耐水性差,潮湿环境下容易吸潮开胶等缺陷,限制了淀粉胶粘剂的进一步应用。
因此,对淀粉胶粘剂进行改性,可以扩大其应用领域。
淀粉是一种多糖类天然高分子化合物,分子链上有大量亲水性强的羟基基团。
在淀粉分子链的亲水性及氢键作用下,淀粉胶粘剂的粘度大,耐水性差。
近年来,用化学交联方法提高淀粉耐水性的研究已有报导,但是,交联改性在提高淀粉胶粘剂耐水性的同时,体系粘度也相应增大,难以在高速瓦楞纸板生产线上应用。
笔者用过硫酸铵(APS)对玉米淀粉进行部分氧化降解,通过减小淀粉分子链长度,解决胶粘剂的粘度大、流动性差等问题。
在氧化降解淀粉的基础上,用官能度大的三聚氰胺甲醛(MF)作为交联剂,与淀粉分子链的羟基反应,制得了耐水性和流动性均好,具有网状分子结构的氧化交联改性淀粉胶粘剂。
此外,还通过SEM和X-ray测试,研究了改性对淀粉颗粒微观结构和结晶度的影响。
1实验1.1原料原料:玉米淀粉,工业级,合肥雪公胶粘剂科技有限责任公司;过硫酸铵,分析纯,上海国药集团化学试剂有限公司;三聚氰胺,化学纯,上海化学试剂公司;30%甲醛水溶液,分析纯,宜兴市辉煌化学试剂厂;氢氧化钠,分析纯,广东汕头西陇化工厂;氯化铵,分析纯,柳州化工股份公司。
1.2仪器与设备主要仪器与设备:NDJ-79型旋转粘度计,同济大学机电厂;Spectrum100傅里叶红外光谱仪,美国PE公司;D/max-RA型旋转阳极X射线衍射仪,日本Rigaku公司;JSM-6490LV型扫描电子显微镜,日本Jeol公司。
1.3方法采用简单的一锅法合成工艺,通过氧化和交联二步反应过程,制得氧化交联改性淀粉胶粘剂。
在500mL配有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入玉米淀粉和水,开启搅拌,加入过硫酸铵,升温至65℃,保温反应0.5 h,得到相对分子质量较小的氧化淀粉。
淀粉胶粘剂的研究进展
-
。
1 氧化淀粉胶粘剂的研究 淀粉分子中脱水葡萄糖单元的不同醇羟基都能 被氧化 , 但氧化的难易不同
[ 4]
。目前使用的氧化剂
有高锰 酸钾 ( KM nO4 )、 次氯酸 钠 ( N aC lO ) 、 双 氧水 ( H 2O 2 ) 、 过硫酸铵 [ ( NH 4 ) 2 S2O 8 ] 、 高碘酸钠等。高 碘酸钠是将淀粉氧化成双醛淀粉, 再用尿素 缩聚。 KM nO 4 是一种强氧化剂 , 在碱性条件下可将淀 粉分子中的羟甲基 ( - CH 2 OH )氧化为强极性的羧基 ( - COOH ) , 以改善淀粉糊液的粘接能力、 对纸板的 亲和性和对纸板纤维的渗透性 物又可作淀粉的糊化剂
[ 33]
。从化学结构上看 , 其主链或侧链上含有亲水
性的羧基、 酰胺基 , 具有低交联度、 高溶胀率、 不溶于 水等特征, 这类化合物具有极高吸水性, 目前报道最 大吸水性是 5 000 倍 , 因而可将其用于一次性尿布、 妇女卫生巾等
[ 17]
。与其他高分子如聚乙烯醇
[ 20] [ 21 , 22 ]
[ 32] [ 31] [ 29, 30]
用 H 2 O2 氧化淀粉后加入含有羧基的
交联剂 A 和含有氰基的交联剂 B , 制得一种适合于 高速贴标用的改性淀粉胶。与聚乙烯醇类商标胶及 传统的改性 淀粉胶相比 , 具有固含量 高、 干 燥速度 快、 流动性好、 抗霉变、 - 15 不凝胶等优点。可用 于啤酒、 白酒、 饮料、 化学试剂等玻璃 瓶的贴标。所 使用的交联剂含有羧基或氰基, 可与淀粉反应形成 羧甲基淀粉醚和氰乙基淀粉醚。使该胶粘剂与其他 水性胶料有良好的相容性 , 具有抗霉变能力, 其低温 抗冻性也非常好。 孙丽丽 等用 H 2 O2 将淀粉氧化 , 直接加入到 脲醛树脂中 , 制得不同氧化淀粉含量的改性脲醛树 脂 , 与不含氧化淀粉的脲醛树脂胶粘剂性能对比 , 具 有游离甲醛含量低、 羟基含量低、 粘接强度高和贮存 稳定等优点 , 与脲醛树脂生成半缩醛及缩醛, 封闭树 脂链中大量的 - CONH - 基团 , 有效地改善脲醛树脂 胶粘剂的综合性能。 2 接枝 共聚淀粉胶粘剂 淀粉的接枝、 共聚近年来发展也 较快。淀粉能 与丙烯酸、 丙烯腈、 丙烯酰胺、 丁二烯、 醋酸乙烯
淀粉氧化改性粘合剂发展现状及展望
( . e igIs tt o T c n lg , e i 0 0 1 C ia 2 Wu a nv r t , h n4 0 7 C i ) 1 B i n t u f e h ooy B in 1 0 8 , h ; . h n U ie i Wu a 3 0 2, hn j ni e jg n sy a
中图分 类 号 : 嗍
; Q 3 . 文 献 标 识 码 : 文 章 编 号 :0 1 53 2 0 )5 05—0 T 422 B 10 —3 6 (02 0 —0 6 6
Pr g e s i t s a c o St r h Ox d z d he i e o r s n he Re e r h n a c i i e Ad sv
性 与 粘 接 力 也 不 是 很 好 , 了 改 善 氧 化 淀 粉 粘 合 剂 为 这 一 不 良性 能 作 了 大 量 的 改 进 工 作 , 关 键 是 制 备 其
Abs删 t sa c tr h. K e w o ds: i a o tr h; n g d p o r e Co n sa c d s i y r Ox d t n sa c Cha e rpet s; r tr h a he ve i i : e p lc t s f sa c ae nr d e Th a pi ai o tr h r i to uc d,b s d o te tdy nd p lc to s n d r d to o on ae n h su a a p i in a p o uc n f a i
[ 要 ] 对 于淀粉 氧 4 z 艺以及 氧化 淀粉 改性 工 艺进行 了详 细 的探 讨 , 淀粉 改 性 产 物 应 用 于 包 摘 E_ - 对
最新改性淀粉胶粘剂的研究与应用
改性淀粉胶粘剂的研究与应用淀粉胶粘剂具有原料来源丰富、价格低廉、可降解等优点,可广泛应用于瓦楞纸板包装箱、纤维板、建筑等领域。
但是,未改性的淀粉胶粘剂流动性差,施胶困难,且耐水性差,潮湿环境下容易吸潮开胶等缺陷,限制了淀粉胶粘剂的进一步应用。
因此,对淀粉胶粘剂进行改性,可以扩大其应用领域。
淀粉是一种多糖类天然高分子化合物,分子链上有大量亲水性强的羟基基团。
在淀粉分子链的亲水性及氢键作用下,淀粉胶粘剂的粘度大,耐水性差。
近年来,用化学交联方法提高淀粉耐水性的研究已有报导,但是,交联改性在提高淀粉胶粘剂耐水性的同时,体系粘度也相应增大,难以在高速瓦楞纸板生产线上应用。
笔者用过硫酸铵(APS)对玉米淀粉进行部分氧化降解,通过减小淀粉分子链长度,解决胶粘剂的粘度大、流动性差等问题。
在氧化降解淀粉的基础上,用官能度大的三聚氰胺甲醛(MF)作为交联剂,与淀粉分子链的羟基反应,制得了耐水性和流动性均好,具有网状分子结构的氧化交联改性淀粉胶粘剂。
此外,还通过SEM和X-ray测试,研究了改性对淀粉颗粒微观结构和结晶度的影响。
1实验1.1原料原料:玉米淀粉,工业级,合肥雪公胶粘剂科技有限责任公司;过硫酸铵,分析纯,上海国药集团化学试剂有限公司;三聚氰胺,化学纯,上海化学试剂公司;30%甲醛水溶液,分析纯,宜兴市辉煌化学试剂厂;氢氧化钠,分析纯,广东汕头西陇化工厂;氯化铵,分析纯,柳州化工股份公司。
1.2仪器与设备主要仪器与设备:NDJ-79型旋转粘度计,同济大学机电厂;Spectrum100傅里叶红外光谱仪,美国PE公司;D/max-RA型旋转阳极X射线衍射仪,日本Rigaku公司;JSM-6490LV型扫描电子显微镜,日本Jeol公司。
1.3方法采用简单的一锅法合成工艺,通过氧化和交联二步反应过程,制得氧化交联改性淀粉胶粘剂。
在500mL配有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入玉米淀粉和水,开启搅拌,加入过硫酸铵,升温至65℃,保温反应0.5 h,得到相对分子质量较小的氧化淀粉。
淀粉类胶黏剂普遍存在的问题及化学改性进展
淀粉类胶黏剂普遍存在的问题及化学改性进展淀粉具有可降解、价格低廉、来源广泛等优点,在胶黏剂领域得到了广泛的应用。
但是在实际使用过程中,淀粉类胶黏剂存在力学性能差、耐水性差等问题,需要采用化学方法对淀粉类胶黏剂进行改性。
本文首先对淀粉类胶黏剂普遍存在的问题进行了分析,然后对淀粉类胶黏剂化学改性进展进行了探讨。
标签:淀粉类胶黏剂;存在问题;化学改性进展淀粉是一种价格非常低廉的天然高分子原料,如果直接使用淀粉作为胶黏剂其渗透性、流动性和力学性能比较差,为了提升淀粉类胶黏剂的黏度和溶解度,需要使用化学方法对淀粉进行改性。
在淀粉分子含有活性基羟基和糖苷键,可以和很多物质产生化学反应,其中酯化、氧化、接枝、交联是最常用的几种化学改性方法,下文对这几种化学改性进展情况进行了详细的分析。
1 淀粉类胶黏剂的优点淀粉类胶黏剂主要具有下述几个方面的优点:①淀粉类胶黏剂具有取材方便、价格低廉、无异味、可再生等优点;②由于淀粉类胶黏剂中含有非常多的羥基,因此可以和很多物质产生化学反应。
在实际应用时,如果单纯使用淀粉类胶黏剂进行黏结,胶结强度和胶黏剂的耐水性均无法满足设计要求。
为了保证淀粉类胶黏剂的性能可以达到使用要求,需要采用化学改性的方法对淀粉类胶黏剂进行改性。
2 淀粉基胶黏剂粘结的基本原理淀粉类胶黏剂的粘结力主要表现为分子中羟基氢键的结合力,见图1。
组成淀粉链状大分子中的各个葡萄糖单元的C2、C3、C6上都包含一个羟基,当这些数量庞大的羟基结合到一起后会产生非常强的结合力。
但由于羟基易和水以氢键形式结合,当水分子进入后会撑开淀粉分子链之间的距离,使更多的水分子进入,从而破坏淀粉胶黏剂的胶合强度。
为了提升淀粉类胶黏剂的胶接性,可以将结合牢固的化学键导入到淀粉分子链之间,利用化学键分子的结合力来阻止水分子的进一步进入,从而避免水分子撑大分子链之间的距离,保证淀粉类胶黏剂的胶结性。
3 淀粉类胶黏剂普遍存在的问题淀粉类胶黏剂主要存在下述几个方面的问题:①耐水性差。
生物油-酚醛树脂改性淀粉胶粘剂的研究
生物油-酚醛树脂改性淀粉胶粘剂的研究夏碧华,常建民,张继宗(北京林业大学材料科学与技术学院,北京100083)摘要:为了提高淀粉胶粘剂的耐水性和降低其生产成本,以生物油-PF(酚醛树脂)作为淀粉胶粘剂的改性剂,采用单因素分析法探讨了氧化剂种类、聚合反应温度及固化剂用量等因素对改性淀粉胶粘剂主要性能的影响。
结果表明:制备改性淀粉胶粘剂的较佳工艺条件是以高锰酸钾和硫酸为氧化剂,聚合反应温度为75℃,w(固化剂)=12%(相对于胶粘剂总质量而言);在较佳工艺条件下制成的改性淀粉胶粘剂具有良好的胶接性能,并且克服了传统淀粉胶粘剂遇水易开胶、传统PF胶粘剂中游离醛释放量较高等缺点,可广泛用于Ⅱ类胶合板的生产。
关键词:生物油-酚醛树脂;淀粉;胶粘剂中图分类号:TQ432.2 文献标识码:A 文章编号:1004-2849(2010)11-0028-040 前言淀粉胶粘剂具有原料易得、无毒、无异味和无污染等优点,已广泛用于标签行业、瓦楞纸箱、建筑涂料和卷烟工业等诸多领域,然而淀粉胶粘剂在耐水性、粘接强度等方面不够理想,致使其应用范围受到一定限制。
利用木材快速热解产物———生物油部分替代苯酚,由此制取的热解油-PF(酚醛树脂)是一种低毒环保型树脂。
由于热解油-PF不仅具有PF的诸多优点,而且其分子中的羟甲基又能与淀粉中的羟基发生交联反应,故可作为淀粉胶粘剂的改性剂。
本研究先用高锰酸钾和硫酸对淀粉进行氧化处理,然后用丙烯酰胺对氧化淀粉进行接枝改性,最后将生物油-PF加入到淀粉乳液中,制备出一种符合GB/T 17 657-1999标准中II类胶合板要求的生物油-PF改性淀粉胶粘剂。
1 试验部分1.1 试验原料苯酚、氢氧化钠(NaOH)、次氯酸钠(NaClO)、过氧化氢(H2O2)、高碘酸钠(NaIO4)、高锰酸钾(KMnO4)、硫酸,分析纯,北京化工厂;37%甲醛水溶液、丙烯酰胺,分析纯,广东汕头陇西化工股份有限公司;生物油,自制;过硫酸钾,分析纯,天津市津科精细化工研究所;玉米淀粉,食用级,北京顺天恒丰商贸有限公司;甲苯-二异氰酸酯,化学纯,自制。
木材用改性淀粉胶粘剂的研究进展
生 的 氯键 结合 力[ 1 由 于 羟 基极 易 与 水 分子 以氢 3。 4 键形 式 结 合 , 它对 被 粘 接 材 料 的吸 附 容 易被 水所 解
吸, 由此导 致 淀 粉胶 粘 剂 的胶 合 强 度易 受 到严 重 的
破坏 。
2 木 材 用 改性 淀 粉 胶 粘 剂
2 1 聚 醋 酸酯类 或 丙烯酸 酯 类淀粉 胶粘 剂 .
( 结晶区) 非 的形 式交 织 组 成 。 因此 , 粉 胶 粘剂 中 淀 羟基 的数 目可用 一个 很 大 的 数量 级 来 计数 , 粉胶 淀
粘 剂 的 粘 接 强 度 正 是 来 源 于 为 数 众 多 的羟 基 所 产
如采 用聚 乙烯 醇 ( V 、 丙烯 酸酯 、 聚 氰铵 和尿 P A) 聚 三
多优点 。 关 键 词 : 性 ; 粉 ; 粘 剂 ; 材 改 淀 胶 木
中 图 分 类 号 :Q 3 . 文 献标 识码 : 文 章编 号 :0 4 2 4 (O 8 1— 0 5 0 T 4 22 A 10 — 8 9 20 )0 04 — 5
0 前
言
1 改性 淀 粉 胶粘 剂 的 理 论 依据
淀粉类胶粘剂在纺织 、 纸 、 造 医药 、 品 、 装 食 包 纸箱 和 瓦楞 纸 板 等行 业 中得 到广 泛 应 用 。但 是 , 由 于其 耐 水性 和耐 腐性 较 差 , 木 材 工 业应 用 领域 中 在 因其 无法 与合 成 高分 子 胶粘 剂抗 争 而被 淘汰 。近年
要 原 料 生 产 木 材 胶 粘 剂 将 成 为该 研 究 领 域 的发 展
成 千 』 万 个 羟基 , 每 个 淀 粉颗 粒 又是 由数 不 清 的 二 而
直 链 淀 粉 和 支 链 淀 粉 分 子链 以结 晶 区和 不 定 形 区
Fcnki_化学改性淀粉胶黏剂研究进展_吴溪
收稿日期:2009-05-22**通讯联系人:阚成友,教授,研究领域:高分子材料科学与工程。
作者简介:吴溪(1983-),男,湖南省东安县人,硕士研究生,研究方向:高分子材料科学与工程。
前言淀粉是一种廉价的可再生天然高分子材料,它无毒、易生物降解。
进一步开发和有效利用淀粉资源已成为材料研究领域普遍关注的课题。
淀粉作为胶黏剂有着悠久的历史,但直接作为胶黏剂时其流动性、渗透性、以及力学性能较差。
用物理、化学或生物的方法对淀粉进行改性便可改变淀粉的溶解度、黏度、以及相关性能,是制备淀粉基胶黏剂的有效方法。
淀粉分子中含有糖苷键和活性羟基,能和许多物质发生化学反应,是对淀粉进行化学改性的基础[1],其中氧化、酯化、醚化、交联、接枝等是常用的化学改性方法,现分别予以介绍。
1氧化相对于原淀粉胶黏剂,氧化淀粉胶黏剂已大量用于造纸、包装、纺织和食品等行业。
这主要是由于在制备氧化淀粉时,原淀粉中葡萄糖单元上的羟甲基被氧化成羧基,使得胶黏剂的稳定性得到明显的改善;同时氧化反应减少了淀粉分子中羟基的数量,使分子缔合受阻,减弱了分子间氢键的结合能力;另外反应过程中糖苷链的断裂使大分子降解,从而降低了淀粉胶黏剂的黏度并提高了流动性、耐水性、干燥速度等性能,使之实用性增强[2]。
常用的氧化剂有H 2O 2、NaClO 、KM nO 4等。
丁晓民[3]指出H 2O 2在受热或催化剂作用下发生分解,可以释放出具有较强氧化能力的新生态氧,它能将淀粉链葡萄糖单元6位碳上的羟甲基部分氧化成醛基,醛基进一步氧化成羧基并与碱性基结合形成羧酸盐。
由于这种变化增强了淀粉的极性,使所得淀粉胶黏剂与纸纤维的结合力大大提高,也增加了胶黏剂的流动性,使之易于贮存。
若使用H 2O 2与催化剂在酸性条件下来氧化淀粉,并同时加入交联剂硼砂,所得氧化淀粉胶黏剂的性能会得到明显提高。
陈丽珠等[4,5]以FeSO 4为催化剂、NaClO 为氧化剂来氧化木薯淀粉,并加入硼砂交联后制得氧化淀粉胶黏剂。
经化学改性后淀粉在胶粘剂中的应用
经化学改性后淀粉在胶粘剂中的应用淀粉胶粘剂是一种环保型、可再生型生物质产品,具有广阔应用前景。
淀粉具有粘接强度低、耐水性差、干燥速度慢等缺点,需对其进行化学改性。
本文综述了淀粉经氧化、酯化、交联化、接枝化等化学手段改性后在胶粘剂中的应用以及发展趋势。
标签:淀粉;化学改性;胶粘剂;应用淀粉的分子结构是葡萄糖通过α-1,4糖苷键(直链淀粉)以及α-1,6糖苷键(支链淀粉)缩聚而成的生物大分子[1]。
淀粉具有来源广泛、产量充足、价格低廉、环保无毒、易被生物降解[2]、粘接性和成膜性良好等优势,但其存在初粘性低、干燥速率慢、胶膜硬脆、对基材附着力差、固含量低、耐水性差等缺点[3、4]限制了其应用范围。
因此通过对淀粉的化学改性来改善淀粉胶粘剂性能的研究已成为该领域的重要课题之一。
淀粉的化学改性方法繁多,其中氧化、酯化、交联和接枝等是淀粉分子化学改性常用方法,也是提高淀粉分子功能、拓宽其应用领域的重要途径。
1 淀粉的氧化天然淀粉相对分子质量较大,聚合度较高[5],约800~3 000,相对分子质量为106~107数量级,不溶于水,其糊化后胶液固含量低、固化速度慢、粘接强度低、流动性差,利用氧化剂对原淀粉分子改性,将化学性质较为活泼的C2、C3、C6位上的醇羟基有限程度被氧化为酮基、醛基和羧基(其中醛基具有防霉防腐能力,羧基对于基材具有较大的亲和性,能增强与基材的附着力),而且分子中的糖苷键部分发生断裂,聚合度和分子量显著降低,易被糊化,易做成固含量高、胶液黏度低且稳定、成膜性良好、对基材附着力好、粘接性佳的胶粘剂。
目前氧化淀粉的氧化剂主要有次氯酸钠(NaClO)、双氧水(H2O2)、高锰酸钾(KMnO4)和高碘酸(HIO4)等[6]。
不同的氧化剂对淀粉进行化学改性制得的氧化淀粉性能不同。
1.1 NaClO改性淀粉NaClO主要作用于C2、C3和C1原子上醇羟基,它不但发生在非结晶区,而且渗透到分子内部,并有少量葡萄糖单元在C2和C3处开环形成羧酸。
淀粉胶粘剂的研究和应用进展
具有 较 好 的粘接 性 能 , 可替代 2 0 %( 以 质量 分 数计 ) 的S B R( 丁苯 橡胶 ) 胶乳 , 所 得涂 布 纸 的光 泽 度 、 平 滑 度 和 白度均 优 于 1 0 0 %S B R胶乳 涂 布纸 , 从 而为取 代 石油 基 S B R作 为纸 张涂 布剂提 供 了基础 。
2 0 1 5 年5 月第 2 4 卷第 5 期
Vo 1 . 2 4 No . 5, Ma y 2 01 5
中 国 胶 粘 剂
CHI NA ADHESI VES
淀 粉 胶 粘 剂 的研 究 和应 用 进 展
刘 志坤 ,于 红 卫 ,方
( 浙江农林大学 , 浙江 临安
群 ,曹
3 1 1 3 0 0 )
1 . 1 . 1 传统 生 产工 艺
法、 固体胶 粘剂 生 产法 、 一 淀 粉 酶法 和 酶解 一 复合 变
性法 等吲 。 王 松 林 等 用甘油作为塑化剂 , 将 木 薯 淀 粉 加 水调 和成 一定 浓度 的淀 粉乳 ; 再加入 a 一 淀粉 酶 , 6 0 c 【 = ( 水浴 ) 搅拌 3 0 mi n ; 然后 缓慢 升 温 至 9 0℃ , 自 然 降温 后得 到 酶解 淀 粉 ; 最后 5 0 c I = 时加 入 1 2 %碳 酸 锆铵 , 得 到交 联 酶 解淀 粉 胶 乳 。这 种酶 解 淀粉 胶 乳
1 . 1 . 2 新 型 生 产 工 艺
淀 粉是 常 见 的 天然 高 分 子材 料 , 由许 多 葡 萄糖 结构单元 ( C H 。 O ) 互 相 连 接 而成 。 淀 粉 的分 子 链 上含 有 大 量糖 苷 键 和 活性 羟 基 , 而 每个 淀 粉 颗粒 是
2023年改性淀粉行业市场前景分析
2023年改性淀粉行业市场前景分析改性淀粉作为一种功能性食品添加剂,具有广泛的应用领域,比如食品、医药、化妆品、纺织等领域,因此市场前景十分广阔。
同时,随着人们对于健康和营养的关注度不断提高,对于低脂、低能量、高纤维、高蛋白等健康食品的需求也在不断增加,这也为改性淀粉的市场提供了新的机遇。
一、市场需求1.1 食品领域需求改性淀粉在食品加工中表现出了许多优异的特性,比如增加黏稠度、保水性、增加凝胶度、增加密度、提高泡沫性等,因此被广泛应用于饮料、果冻、糖果、奶制品、调味品等食品中,同时也可用于替代一般淀粉供应碳水化合物。
近年来,随着人们对食品安全和营养的关注越来越高,对于健康的食品需求也越来越大,这也为改性淀粉的应用提供了更多的机会。
1.2 医药领域需求改性淀粉在医药领域也有广泛应用,比如口服药片、胶囊、口腔消毒剂、注射溶液等医药制品中,可以作为一种载体、赋形剂、吸附剂、乳化剂等,改良药品性质、增加溶解度、提高吸收率等。
随着人们健康意识的提高和医疗技术的不断进步,医药市场需求也在增加,改性淀粉在医药领域的应用将会得到进一步的扩展。
1.3 化妆品领域需求改性淀粉在化妆品中可以作为粘稠剂、乳化剂、吸附剂、保湿剂等,对提高化妆品的品质和功效有着重要的作用。
随着消费者对化妆品的需求逐渐从基本的美容需求向健康和安全方向转变,越来越多的化妆品企业开始注重产品的质量和安全性,改性淀粉在化妆品行业的应用前景也将会迎来更多的机会。
1.4 纺织领域需求改性淀粉在纺织领域也有较大的应用,可以作为印染助剂、阻燃剂、黏合剂等,可以改变纤维的特性和减少生产成本。
纺织品是人们日常生活必需品,随着消费者对纺织品健康、环保、功能性等要求的提高,改性淀粉对于纺织行业的需求也将逐步增加。
二、竞争格局当前改性淀粉市场的竞争格局比较激烈,市场上竞争对手较多,大多数企业都处于中小企业的规模。
目前国内新型淀粉生产企业主要分为淀粉酶解生产企业和改性淀粉生产企业两大类。
改性玉米淀粉胶粘剂的研究的开题报告
改性玉米淀粉胶粘剂的研究的开题报告
题目:改性玉米淀粉胶粘剂的研究
背景:
在工业生产中,胶粘剂的应用广泛,涉及到许多领域,如电子、建筑、汽车、纸制品等。
传统的胶粘剂主要由合成树脂、天然胶和化学黏合剂等制成。
然而,这些材
料具有高成本、低生物降解性和环境污染等缺点,因此研究新型、环保的胶粘剂具有
重要意义。
玉米淀粉是一种天然的多糖类物质,具有良好的生物降解性和可再生性,是一种潜在的胶粘剂材料。
然而,天然玉米淀粉本身具有一定的缺点,如水溶性差、耐湿性差、粘接力弱等。
因此,如何改善玉米淀粉的性能,提高其在胶粘剂中的应用价值成
为了研究的热点之一。
研究目的:
本研究旨在通过改性处理玉米淀粉,制备一种优良的胶粘剂,探究改性条件对胶粘剂性能的影响,并对其在工业领域中的应用进行探索。
研究内容:
1.收集和整理玉米淀粉的相关文献资料,了解其性质和应用领域。
2.对玉米淀粉进行改性处理,研究改性条件对其性能的影响。
常用的改性方法包括酸处理、酶解、微波处理、化学修饰等。
3.考察改性后的玉米淀粉胶粘剂在胶接性能、热稳定性、耐水性等方面的表现,确定最佳制备工艺。
4.对玉米淀粉胶粘剂的在工业领域中的应用进行探索,如建筑领域中的木质结构、造纸领域中的纸张连接、汽车行业中的发动机舱隔音、电子领域中的半导体器件封装等。
预期成果:
本研究预期通过改性处理玉米淀粉,制备出一种优良的胶粘剂,并进行表征。
预计能够发掘玉米淀粉在胶粘剂领域的巨大潜力,为资源循环利用和环境保护做出贡献。
同时,也有望为玉米淀粉在其他应用领域的拓展提供借鉴意义。
淀粉胶黏剂 的最新研究进展
淀粉胶黏剂的最新研究进展摘要: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天然胶黏剂之一。
本文综述了淀粉胶黏剂的分类,生产方法,应用前景,最新动态,并且详述了它的研究现状。
关键词:淀粉胶黏剂;天然胶黏剂;研究现状;发展趋势进入21世纪以后,随着环保法规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 [1-4]。
因此,开发无毒环保型木材胶黏剂将是今后的研究重点[5]。
淀粉作为一种无毒无害、价格低廉、可生物降解、对环境友好的天然可再生资源,在各行业中的应用日趋广泛。
特别是近年来,世界胶黏剂工业生产技术正朝着节省能源、低成本、无公害、高黏性和无溶剂化方向发展。
淀粉基胶黏剂是最具开发潜力的天然胶黏剂之一,但同时淀粉胶黏剂仍有一些技术问题亟待解决。
1.几种常见淀粉胶黏剂1.1氧化淀粉胶黏剂含有醛基和羧基的聚合度低的改性淀粉的混合物与水在氧化剂的作用下经加热糊化或室温糊化而制成的胶黏剂为氧化淀粉胶黏剂。
淀粉经氧化后,形成具有水溶性、润湿性、胶接性的氧化淀粉。
氧化剂的用量少,氧化程度不够,淀粉生成的新官能团总量减少,使胶黏剂的黏度增加,初粘力下降,流动性差。
用量多,氧化过度,致使胶黏剂的黏度、初粘力下降。
氧化反应时间对胶黏剂的黏度、透明度以及羧基含量有较大影响。
随着反应时间的延长,氧化程度增高,羧基含量增大,产品黏度逐渐降低,但透明度越来越好。
1.2酯化淀粉胶黏剂酯化淀粉胶黏剂属于非降解性淀粉胶黏剂,它是通过淀粉分子的羟基与其他物质发生酯化反应而赋予淀粉新的官能团,从而使淀粉胶黏剂的性能得到改善。
由于酯化淀粉发生部分交联,所以黏稠度升高,贮存稳定性更好,防潮和防霉特性提高,其胶层可耐高低温交替作用。
1.3接枝淀粉胶黏剂淀粉的接枝就是用物理和化学的方法使淀粉分子链产生自由基,在遇到高分子单体时,就形成了链式反应,在淀粉主链上产生一条由高分子单体构成的侧链。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
谢文娟,改性淀粉胶黏剂的研究概况及展望Vol .30.No .2,2008收稿日期:2007-09-10作者简介:谢文娟(1981-),女,河南周口人,硕士,研究方向:可食性包装材料。
改性淀粉胶黏剂的研究概况及展望谢文娟(天津科技大学,天津300222)摘要:淀粉以其绿色环保的优点在胶黏剂领域中的应用占有举足轻重的地位,但是单一的淀粉胶黏剂有很多不足之处,满足不了各个领域的多方面需求,因此在一定条件下经过物理、化学或者生物方法对其进行有限度的改性,研制出了各种具有优良性能的改性淀粉胶黏剂并且在各个领域中都有很好的推广应用。
根据淀粉胶黏剂在改性方面的研究和开发概况,综合介绍了几种改性淀粉胶黏剂的产物性能及其在包装行业中的推广应用情况,最后指出了淀粉胶黏剂改性的优势及未来发展的方向。
关键词:淀粉胶黏剂;改性;发展中图分类号:T Q 432.2 文献标识码:A 文章编号:1001-0017(2008)02-0052-03Survey and Pr os pect of Study on Modified Starch AdhesiveX I E W en -juan(Tianjin U niversity of Science and Technology,Tianjin 300222,China )Abstract:I n the field of adhesive,starch has a key positi on f or its envir onment friendly .But single starch adhesive has many disadvantages,and fails t o meet the require ment in vari ous fields .Therefore the modified starch adhesive with vari ous good p r operties is devel oped by physical,che m ical or bi ol ogical method under certain conditi ons,and these adhesives are app lied well in many fields .The app licati on in the field of packing and perf or mance of several kindsmodified starch adhesive are intr oduced based on the devel opment survey and study on modificati on of the starch adhesive .I n the end,the advantages and devel opment directi on of modified starch adhesive in the future are pointed .Key words:Starch adhesive;modify;devel opment前 言淀粉是一种廉价的可再生的天然高分子材料,无毒,易生物降解,近年来受到广泛重视,如何从深度和广度开发应用淀粉资源,已成为国内外学者普遍关注的课题。
淀粉以其来源广泛,价格低廉,再生性强,减少环境污染等优点受到人们重视。
但是其作为胶黏剂流动性及渗透性较差,而且直接作为胶黏剂则其性能极差。
若经过物理、化学或生物的方法对淀粉进行有限度的改性,改变其分子结构和性能,便可控制淀粉的溶解度和黏度,淀粉分子中含有糖苷键和易于发生化学反应的羟基,所以淀粉能和许多物质发生化学反应,这一性质是制备性能优异的胶黏剂的理论基础。
一直以来在纺织、造纸、医药、食品、包装纸箱、瓦楞纸板等行业大量应用[1],所以针对改性后的淀粉胶黏剂各方面性能要求也日益增高:像高强快干性、高黏性、耐水性、稳定性、环保型等满足各行业的需要。
近些年来针对生产瓦楞纸板行业也在淀粉胶黏剂改性上创新,因为制造瓦楞纸箱都是自动化高速生产,它的特点是:用各种设备将整个瓦楞纸板生产过程有机结合起来,把整个瓦楞纸板生产工艺联接在一起,实现自动化、连续化生产。
这样要达到生产出来的瓦楞纸板平整、含水量低、楞型挺括、质量好、速度快,更重要的是为纸箱成型后道工序提供良好的质量保证的要求,只有研发性能优良的改性淀粉胶黏剂。
1 淀粉胶黏剂改性的理论依据从理论上分析,淀粉胶黏剂耐水性差与其分子结构密切相关。
淀粉颗粒是由小部分的直链淀粉和大部分的支链淀粉组成,但不论是直链淀粉还是支链淀粉,其高聚物大分子都是由葡萄糖单位(C 6H 10O 5)通过糖苷键(C -O -C )以800~3000不等的聚合度聚合而成。
在每个葡萄糖单位的C2、C3和C6上各有一个羟基(-OH ),因而在一个淀粉链状高聚物分子上就有成千上万个羟基,而每个淀粉颗粒又是由数不清的直链淀粉和支链淀粉分子链以结晶区・25・化学与黏合CHE M I ST RY AND ADHESI O N和不定形区的形式交织组成,因此,淀粉胶黏剂中羟基的数目是以一个很大数量级来计数的,淀粉胶黏剂的粘接力正是来源于为数众多的羟基产生的氢键结合力[2,3]。
由于羟基极易与水分子以氢键形式结合,它对被粘接材料的吸附容易被水所解吸,由此导致了淀粉胶黏剂的胶合强度易受到严重的破坏。
2 改性淀粉胶黏剂的研发针对淀粉胶黏剂的特点和不足,人们已经进行了不同的研究和改进,以求达到快干、高强、稳定、环保等优良性能。
常用的淀粉胶黏剂的改性方法有氧化、酸化、酯化、交联、接枝、复合改性等。
马铭杰,崔中敏[4]研究了用催化快速冷法工艺生产LF高强度快干淀粉胶黏剂,改变了传统热法工艺条件。
高碱度下加入催化剂使反应温度由80℃左右降至常温,生产周期仅用lh,反应速度提高2倍以上。
黏合后的瓦楞纸箱、纸板的粘结强度、耐破强度、边压强度均达到国家规定的相关标准。
加入快干剂使黏合后的纸板干燥速度明显提高,20m in 后即可切割。
可代替聚乙烯醇等有机胶黏剂用于彩盒包装生产。
马素德,郭焱[5]等研究出了低成本快干型淀粉胶黏剂,将淀粉500kg,加水750kg,升温到58℃,加入1.5kg催化剂,25kg氧化剂,保温反应30m in,离心甩干,得到氧化淀粉滤饼约650kg。
取130kg滤饼(即约100kg干粉),加入130kg自来水,搅拌成淀粉乳,加入190kg改性膨润土,搅拌均匀后,加入浓度20%的Na OH溶液50kg,充分糊化。
加入2kg交联剂进行交联,加入适量消泡剂,最后加入330kg水,即制得830kg淀粉胶黏剂。
该产品粘接力强,纸箱不开胶;干燥速度快,一般15m in之后就可以进行下一道工序;干燥之后的纸箱硬度高、挺度高、不返潮。
陈正,刘常坤[6]研究了以H2O2为氧化剂氧化木薯淀粉,辅以脲醛树脂、陶土制备快干型淀粉胶黏剂。
经制备所得的淀粉胶黏剂具有粘接力强、黏度稳定、干燥速度快、渗透性和流动性良好,涂膜层具有较好的柔软性和光泽度,并具有制备设备简单、操作条件易控制、无二次污染和环保安全等优点。
刘积灵,张玉坤[7]根据微波是一种频率非常高的电磁波,它具有高效、节能、清洁等加热特点。
在微波条件下,以淀粉为主要原料,以双氧水或次氯酸盐作氧化剂,制备了改性淀粉胶黏剂,氧化反应时间控制在4~6m in,制备的产品颜色、流动性及贮存稳定性均较好。
甘孟瑜,刘娟[8]提出了将聚乙烯醇、改性淀粉、苯丙乳液混合制成主剂,二异氰酸酯化合物作为交联剂,按一定配比混合制备出了一种具有无污染,粘接强度、耐水性能优良的环保型复合胶黏剂。
根据我国化工原料的实际情况,以来源广泛的聚乙烯醇为改性剂,在简单的制胶工艺条件下对淀粉胶黏剂进行改性,这主要是因为聚乙烯醇分子结构中含有大量的仲羟基和少量的乙酰氧基,与淀粉分子结构具有一定的相似性,利用淀粉与聚乙烯醇的相容性,可以得到复杂的聚合物共混体系。
从机理上说,我们认为是高聚物共混,即硅烷化淀粉、聚乙烯醇与加入像硼酸做增黏剂的助剂共混,这样制得的淀粉胶黏剂性能优良,成本低廉,可生化降解,具有较好的粘接性,流动性和抗凝冻性等,使瓦楞纸箱在冷藏包装方面有较广泛的应用。
赵永增[9]通过在玉米淀粉胶黏剂中加入聚乙烯醇进行接枝改性,增强了玉米淀粉胶黏剂的粘接强度和干燥速度,再在胶黏剂中加入合适的催干剂进一步地提高了胶黏剂的干燥速度。
选择高锰酸钾作为玉米淀粉胶黏剂的氧化剂,同时在胶黏剂中加入合适的防腐剂有效地提高了胶黏剂的贮存时间,提高了玉米淀粉胶黏剂的商品价值。
李春海,王锦杰[10]提出了以聚乙烯醇(P VA)和玉米淀粉为原料制取水性高分子胶黏剂,填充高岭土改善快干性的研究方法。
其工艺是在一定量的水中,加入聚乙烯醇及消泡剂搅拌升温至90℃使其完全溶解,搅拌60m in,待降温至60℃加入过硫酸铵,搅拌10m in,再加入玉米淀粉及高岭土,搅拌均匀后加入交联剂并加热升温,温度控制在75℃左右,保温30m in,最后加入增黏剂、防腐剂、增塑剂,搅拌均匀,降至室温即得产品。
其最佳配方为玉米淀粉含量为P VA用量的40%、高岭土用量为P VA的45%、过硫酸铵用量为0.16g/56gP VA。
杜拴丽,张春燕[11]介绍了一种不含甲醛、环保的聚乙烯醇/淀粉胶黏剂的合成方法,探讨了改性机理。
其工艺是在烧杯中配置淀粉糊(淀粉与水的质量比为1∶3),并加入次氯酸钠溶液,搅拌均匀,待用。
在装有搅拌器、温度计的三口瓶中加入P VA,升温至90℃溶解,完全溶解后降温至50℃,加入过硫酸钾氧化。
约30m in后,加入配好的淀粉糊,50℃下调节pH值为9~10,氧化50m in。
加入亚硫酸钠溶液,还原多余的氧化剂。
加入20%硼砂溶液,络合0.5h,调节pH值为6~7,升温至85℃,瓶中由乳黄色浑浊液变为淡黄色半透明胶液后降温出料,得・35・2008年第30卷第2期谢文娟,改性淀粉胶黏剂的研究概况及展望Vol.30.No.2,2008到改性聚乙烯醇/淀粉胶黏剂。
另外还有人提出利用双醛淀粉高反应活性制备淀粉胶黏剂。
用次氯酸钠、双氧水、高锰酸钾作为氧化剂虽可得到双醛基,但量极少。
而采用高碘酸或高碘酸钠作为氧化剂,由于其高度的专一性,氧化反应只发生在C2和C3上的羟基而生成醛基,并将C2和C3拆开形成双醛淀粉。
因此双醛淀粉含有大量活泼的醛基,能与胺基、酰胺、羟基等基团发生反应。
双醛淀粉具有优良的特性,比如碱溶性好、易交联接枝、粘结力强等。
由此可见,从理论上讲,它能与尿素、蛋白质合成制备淀粉胶。
王新波等[12]利用双醛淀粉代替甲醛与尿素制备了脲-双醛淀粉胶黏剂。