Page 201 - 《精细化工》2020年第3期
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第 3 期 王学川，等: 超支化聚合物改性明胶胶粘剂的制备及性能 ·619·
当单体用量相对过大时，明胶与 EHPAE 之间的交联 件下，反应物中的环氧基与明胶分子链间的活性基
程度过高，从而导致明胶本身的晶体结构发生改变， 团—NH 2 发生反应生成酰胺键（—CO—NH—），阻
材料变脆，使得剪切强度降低。由图 2b 可见，随着 碍明胶分子链间氢键形成，使改性后的明胶相比于
交联温度升高，胶粘剂的固含量与剪切强度呈现出 纯明胶，分子链间氢键数量减少，从而吸收峰向长
先增后减的趋势，并在 50 ℃时胶粘剂性能达到最 波方向移动 [31] 。综合上述吸收峰的变化可证明环氧
优值。这是因为随温度升高，反应体系的能量增加， 基与氨基发生了交联反应。
分子间活性基团的有效碰撞几率增大导致胶粘剂性 2.2.3 不同胶粘剂配方对固含量的影响
能提高。当处于过高温度时，明胶分子链结构遭到 固含量是胶粘剂性能评价的重要指标，通常情
破坏，交联程度变低，胶粘剂分子的机械性能降低。 况下固含量的提升会使得胶粘剂的粘结性能得到提
由图 2c 可见，随着反应体系 pH 逐渐增大，胶粘剂 高 [32] 。不同胶粘剂的固含量对比见图 4，其中，不同
的固含量与剪切强度均呈现出先增大后减小的趋 配方胶粘剂的固含量对比如图 4a 所示。从图 4a 可看
势，且在 pH 为 8 时胶粘剂性能达到最优。这主要 出，SDS 与 EHPAE（以 EHPAE-Ⅰ为例，下同）分
是因为明胶在强酸和强碱条件下会发生水解，影响 别单独改性纯明胶溶液后，两者均对纯明胶溶液的
交联反应的效率，当 pH=8 时，明胶分子链处于伸 固含量提升不大，分别增加了 4.56%和 4.98%。但
展状态，活性基团会暴露得更多，这对于 EHPAE- 当 EHPAE-Ⅰ与 SDS 协同改性胶粘剂相较于纯明胶
Ⅰ的交联改性程度有明显增强。由图 2d 可见，随着 溶液和单独改性胶粘剂相比，固含量提升较大，分
反应时间的延长，胶粘剂的固含量与剪切强度呈现 别从 11.42%和 16.40%增加到 24.31%，这表明 SDS
先升高之后保持几乎不变的趋势，表明该反应已达到 将明胶分子链上的活性基团暴露出来，使得环氧基
动态平衡状态，继续反应已无意义，且反应时间过 与氨基的改性更加充分，明显增加了其固含量。从图
长容易导致明胶发生水解，使得胶粘剂结构稳定性 4b 可看出，EHPAE-Ⅲ较前两者对固含量的提高程度
降低，剪切强度降低，同时还增大了机械损耗。综 更大，可达到 30.33%。与此同时，制备得到的胶粘剂
上，选择 EHPAE-Ⅰ的质量分数为 30%、反应温度 的固含量高于市售胶粘剂的固含量（25.84%）。
为 50 ℃、pH=8、反应时间 2 h 为最佳反应条件。
2.2.2 FTIR 分析
改性前后胶粘剂的红外光谱图如图 3 所示。
图 3 改性明胶前后胶粘剂的红外光谱图
Fig. 3 FTIR spectra of adhesives before and after modified
gelatin
从图 3 可看出，明胶空白样中主要呈现蛋白质
–1
酰胺带的特征吸收峰，1648 cm 为酰胺 I 带（羰基
–1
C==O 伸缩振动）的特征吸收峰，1542 cm 为酰胺
Ⅱ带（C—N—H 弯曲振动）的特征吸收峰，1247 cm –1
为酰胺Ⅲ带（C—N 伸缩振动）的特征吸收峰 [29] 。 图 4 不同胶粘剂固含量对比
–1
在 3343 cm 处为仲胺 N—H 和羟基 O—H 的伸缩振 Fig. 4 Comparison of the solid content of different adhesives
–1
动吸收峰，在 2982 cm 处为亚甲基—CH 2 的对称和 2.2.4 不同胶粘剂配方对剪切强度的影响
反对称伸缩振动吸收峰 [30] 。与改性后产物的吸收峰 图 5 为不同胶粘剂的剪切强度对比。由图 5a 和
相比，上述吸收峰均发生红移。这是由于在碱性条 5b 可看出，当 EHPAE-Ⅰ和 SDS 协同使用后，胶粘
