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木材工业用淀粉基胶粘剂的研究现状及其展望
在胶粘剂行业中,木材加工用胶粘剂占整个胶粘剂用量的80%。但目前市场上出售的木材胶粘剂中大多以三醛胶(脲醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂和三聚氰胺胶粘剂)为主,基本上占木材加工用胶粘剂的80%以上。三醛类胶粘剂释放出的甲醛等有害气体对人类和环境危害很大,随着石化危机的出现和人类环保意识的增强以及健康意识的提高,人类开始重视对环保型胶粘剂的研究。淀粉作为一种价廉、易得的可再生原料,本身具有作为胶粘剂的巨大潜力,而且用其制备出的胶粘剂无毒和环保,可以较好地解决胶粘剂污染环境的问题,因此对淀粉胶粘剂的研究和开发具有重要意义。
木材加工行业用淀粉胶粘剂按其制备过程中的主要原料及合成方式可分为纯淀粉胶粘剂、合成淀粉胶粘剂和改性淀粉胶粘剂三大类,下面对上述三种淀粉胶粘剂分别进行阐述。
1 纯淀粉胶粘剂
纯淀粉胶粘剂是指只用淀粉为主要原料,通过对淀粉进行改性处理后,再加入一些微量的添加剂而制备成的胶粘剂。纯淀粉胶粘剂主要包含KMnO4氧化快干型淀粉胶粘剂和芭蕉芋氧化淀粉胶粘剂两类。
KMnO4氧化快干型淀粉胶粘剂
尹宝琳等研制出这类淀粉胶粘剂的制备方法,其主要过程为:将淀粉乳液升至45~60℃的温度范围内,然后加入KMnO4氧化1~2h至溶液颜色退去,进行脱水、干燥后得到氧化淀粉,再将制备的氧化淀粉与催干剂、交联剂按一定比例充分混合均匀,加入适量的水和烧碱溶液,慢慢搅拌至溶液糊化即可。该制备工艺简单、操作容易,而且制成的淀粉胶粘剂粉剂容易携带、易于推广,适用于要求较低的木材加工行业。
芭蕉芋氧化淀粉胶粘剂
顾正彪通过对芭蕉芋淀粉的特性进行研究发现,芭蕉芋淀粉与其他种类的淀粉相比具有颗粒大、结构松、糊化温度低、黏度大以及与马铃薯淀粉性能相近等特点,因此其是替代马铃薯淀粉制备淀粉胶粘剂的理想原料。黄彦通过一系列研究实验得出制备快干型芭蕉芋淀粉粘合剂的最佳制备工艺为:向30%的淀粉乳液中滴加由高锰酸钾和硫酸配制而成的复合氧化剂,在常温下氧化5h,然后滴加碱液调pH值为8~9,搅拌反应20min,加入硼砂溶液并混合均匀,最后加入水和各种添加剂搅拌30min即可。该制备方法为常温冷制法,具有制备方法简单、设备投资少等优点,且制备出的胶粘剂干燥速度快、成本低廉、市场竞争力强,适用于要求较低的木材加工行业。
2 合成淀粉胶粘剂
合成淀粉胶粘剂是指通过淀粉和另外一种(或者两种)化合物发生缩聚反应而制备出来的淀粉基胶粘剂。合成淀粉胶粘剂主要包括双醛淀粉合成胶粘剂、苯酚-淀粉树脂胶粘剂、淀粉-烯类单体接枝胶粘剂、植物油淀粉胶粘剂和磷酸酯淀粉胶粘剂等。
双醛淀粉合成胶粘剂
双醛淀粉是指在特定的氧化剂-高碘酸钠的作用下淀粉分子中葡萄糖单元的第2、3位的羟基被氧化成醛基而形成的淀粉。由于双醛淀粉具有性能较活泼的醛基官能团,所以其常用于替代甲醛、尿素和聚乙烯醇等物质合成制备胶粘剂。
脲-双醛淀粉胶粘剂
王新波等利用双醛淀粉能与尿素在一定温度和酸性条件下发生缩聚反应的原理,研制出一种脲-双醛淀粉胶粘剂。这种胶粘剂的制备过程为:向酸性的高碘酸钠溶液中加入适量的淀粉,保温氧化反应一段时间,然后抽滤、洗涤、脱水、干燥得到双醛淀粉;将双醛淀粉配制成一定浓度的溶液,调pH值为酸