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天然粘合剂合成的流变学和电化学监测
池蕾蕾
理学院应用化学系食品专业
2002141022
指导老师:陈志行

【内容提要】本实验利用天然淀粉——土豆淀粉制备出粘合剂。通过流变学、电
化学复数阻抗监测其配方变化对土豆淀粉粘合剂的中间产物和终产物性质的影
响。对于天然粘合剂的性质,使用流变仪测定这种天然粘合剂的黏度变化和弹性
形变;电化学综合测试仪测定其电阻和电容得出复数阻抗值,尝试利用中间产物
测试的结果来确定土豆淀粉粘合剂终产物配方中最佳酸度(pH8),增粘剂聚乙烯
醇的用量,防腐剂和稳定剂甲醛的用量,和最佳运输销售稳定时间(一周)。

关键词天然淀粉粘合剂,流变学,粘度,电化学,复数阻抗


I 前言
原料来自于天然物质制成的粘合剂称为天然粘合剂。天然粘合剂的特点如
下:1 原料易得,可以直接取自于大自然;2 价格低廉;3 生产工艺简单;4 使用
方便;5 大多为低毒或无毒;6 能够降解,不产生公害[1]。而淀粉粘合剂属于天
然粘合剂。
淀粉粘合剂是随着淀粉工业,尤其是变性淀粉的发展而发展的。广泛用于造
纸、食品、纺织、医药、铸造等行业。下面就淀粉粘合剂在一些主要行业中应用
作一简单的介绍。
(1)造纸工业。国外变性淀粉在造纸上的应用占的比重很大。纸制品淀粉粘
合剂主要是瓦楞纸粘合剂,它量大而面广。
(2)纺织工业。纺织工业使用淀粉最早,主要用于以下四个方面:①浆纱,用
淀粉及变性淀粉作为浆料。②印染,印染用粘合剂(纺织工业称为糊料),主要为
淀粉及动、植物胶,目前趋向于合成料及变性淀粉。③织物后整理,即在防绉、
阻燃和印色涂料中采用淀粉粘合剂。④用于非织造布及复合制品中。其中,浆料
的用量为最大约占 60--70%。
(3)铸造工业。
(4)动物饲料。淀粉粘合剂在鱼饲料中的应用较为普遍,尤其是鳗鱼饲料。
(5)其它行业。淀粉还被广泛作为某些方便食品或医药片剂中的粘合剂。淀
粉粘合剂在煤球、煤饼、混凝土、陶瓷、石膏板、胶合板制造中都有着许多的应
用。[15]
淀粉属于多糖类的一种,是右旋葡萄糖的聚合物。淀粉颗粒的结构组成分两
部分:(一)直链淀粉,可溶于热水,不含磷质,不生糊,由α-1,4 葡萄糖苷
键连接成,聚合度约为 70~350,在淀粉中约占 23%;(二)支链淀粉,是由右旋
葡萄糖生成的分支巨大分子,相对不易溶解,它含有一种磷酸脂,产主一种糊,
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主链以α-1,4 糖苷键方式连接,支链以α-1,6 糖苷键连接,平均聚合度为
280-5100,在淀粉中约占 77%。淀粉之所以能成为一种良好的粘合剂,就是因为
它具有能生糊的支链淀粉,同时另一部分直链淀粉又能促助它起胶凝作用。
在氧化剂的作用下,淀粉分子中的部分α-1,4 苷键和支链的α-1,6 苷键
断裂。同时使它的分子链发生侧基氧化,使萄葡糖单元上的羟基被氧化成醛基
(-CHO),成为含有自由醛的醛糖。而且在强氧化剂的作用下,有些醛基还可进一
步氧化成羧基(-COOH),使氧化后的淀粉成为以含醛基和羧基为主的淀粉小分子。
由子醛基具有防霉防腐能力,羧基对纸纤维具有较大的亲和性,因此淀粉粘合剂
中醛基和羧基的生成,增加了其对纸品的渗透性和粘接能力,并提高了本身的防
霉能力[2]。
但单纯由淀粉制成的粘合剂其耐水性差,因而加入适量的聚乙烯醇合成树
脂,使其性能得到了很大的改善。聚乙烯醇具有很多优点,它耐水性好,易溶于
水,不像淀粉那样在长期使用中易受各种细菌的侵袭,易于贮存,不变质,且价
格相对其它合成树脂便宜。
聚乙烯醇(PVA)是一种高分子物质,分子结构中含有大量的仲羟基和少量的
乙酰氧基,它是水溶性的,在低温条件下,由于 PVA 主链上的侧基是羟基(-OH),
这些羟基在分子间和分子内形成了氢键,构成了结晶区域,氢键的形成使得 PVA
在水中的溶解性降低了,因此高度水解(水解度大于 98%)的 PVA 是难溶的,但氢
键在热力学上是不稳定的,在高温时这些氢键容易遭到破坏,结晶消失,因此在
高温时,高度水解的 PvA 是可溶的。对于水解度小于 98%的 PVA,由于分子中有
部分没有水解的乙酰基(CH3CO-)存在,阻碍了羟基氢键的形成和结晶的形成,在
水溶液中,羟基是亲水的,因此 PVA 很容易溶解,它的水溶液行为和淀粉相似。
PVA 水溶液具有一定的粘性,对纤维材料具有很好的亲和性,它的湿润性及粘接
性都比较好。可用于纸类的粘接[2]。
有一种对短期存放的淀粉粘合剂起到最有效防腐作用的防腐剂,称甲醛。该
化学试剂还可使粘合剂具有抗水性,