Page 212 - 《精细化工》2022年第6期

·1278· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

低、可再生、易生物降解等优势成为传统胶黏剂的 （以淀粉的质量为基准，下同）为 5.0%的硅溶胶对
替代品之一。但淀粉胶黏剂由于自身结构等原因， 淀粉胶黏剂进行改性，通过控制反应条件制备不同
存在粘接强度不高、耐水性及储存稳定性差等问题， IA 含量（以淀粉的质量为基准，下同）的改性淀粉
[4]
成为其发展的瓶颈 。因而，对淀粉胶黏剂进行改 胶黏剂，对其性能和结构进行测试与表征，以期对
性已成为胶黏剂发展趋势。 今后生物质胶黏剂的研究、应用和发展提供一定的
现阶段，对淀粉胶黏剂的改性主要有物理改性、 理论依据。
化学改性及生物改性。其中，化学改性的研究最为
[7]
广泛。化学改性方法包括氧化 [5-6] 、交联 、接枝 [8-10] 、 1 实验部分
复合 [11] 等，改性目的是提高淀粉胶黏剂的胶合强度 1.1 试剂与仪器
和耐水性。孙剑平等 [12] 使用 H 2 O 2 对淀粉进行氧化改
St、IA、硅溶胶（SiO 2 质量分数为 29%~31%），
性后，添加乙烯基三乙氧基硅烷进行第一步接枝改
CP，上海麦克林生化科技有限公司；浓盐酸（质量
性，丙烯酰胺（AM）为硬单体、丙烯酸丁酯（BA） 分数≥36%~38%）、过硫酸铵（APS），AR， PVA1788，
为软单体进行第二步接枝改性，得到胶合强度优异
CP，国药集团化学试剂有限公司；十二烷基硫酸钠
的胶黏剂。LUBIS 等 [13] 选用改性剂封闭聚合物 4,4'- （SDS）、杨木单板，石家庄某木材加工厂。
二苯基甲烷二异氰酸酯（B-PMDI）和助黏剂聚乙烯 NDJ-5S 旋转黏度计，上海仪昕科学仪器有限公
醇（PVA）对氧化淀粉（OS）进行改性，并使用该 司；E43.104 微机控制万能材料试验机，美斯特工业
胶黏剂制备性能优良的中密度板，B-PMDI/PVA/OS 系统（中国）有限公司；Nicolet iS 10 傅里叶变换红
可作为当前脲醛树脂的替代品之一。YIN 等 [14] 采用 外光谱仪，美国赛默飞世尔科技（中国）有限公司；
了一种新的方法，使用废报纸（WNP）粉末替代部 Q500 热重分析仪，美国 TA 仪器；Supra 55 扫描电
分糯米淀粉，同时使用聚酰胺环氧氯丙烷树脂 子显微镜，德国 Zeiss 公司；D8 Advance X 射线衍
（PAE）作为改性剂，制备了一种木制复合材料用 射仪，日本 Rigaku 公司。
无甲醛淀粉纤维素胶黏剂，在(23±0.5) ℃的水中浸 1.2 实验方法
泡 3 h 进行湿剪切强度测试，结果表明，添加质量 1.2.1 淀粉胶黏剂的制备
分数 50% WNP 粉末的胶黏剂湿强度达到 0.83 MPa。硅 将 SDS（0.6 g，2.1 mmol）溶于 15 mL 去离子
溶胶是纳米 SiO 2 的分散体，可以附着在基材表面， 水中，加入含量 7.5%的 IA，搅拌溶解至透明，得到
脱水后可形成牢固的 Si—O—Si 键交联结构，在对 SDS/IA 溶液。将 St 于 60 ℃烘箱中干燥至恒重，取
纸张施胶剂的研究中，硅溶胶的硅羟基可与壳聚糖 30 g St 和 55 mL 盐酸〔c(HCl)=1 mol/L〕溶液加入
分子中的羟基以及纸张纤维进行化学键合，从而提 三颈烧瓶中，60 ℃恒温水浴搅拌 1 h，用质量分数
高了纸张的强度和抗水性能 [15] 。WANG 等 [16] 将硅溶 为 30%的 NaOH 溶液调节 pH 为 4.0，升温至 70 ℃，
胶加入到醋酸乙烯酯（VAc）接枝改性淀粉胶黏剂 加入 APS（0.3 g，1.3 mmol），滴加上述 SDS/IA 溶
体系中，探究硅溶胶对胶黏剂性能的影响，结果表 液，1.5 h 滴完，1.5 h 后补加 APS（0.2 g，0.9 mmol），
明，随着硅溶胶含量的增加，淀粉胶黏剂的胶合强 反应 2 h，加入含量 5.0%的硅溶胶和 20 mL PVA 溶
度和耐水性有明显提高。KARIM 等 [17] 探究纳米 SiO 2 液〔w(PVA)=10%〕，温度升至 85 ℃并保持 0.5 h，
对油棕榈淀粉胶黏剂的影响，并对其作为刨花板黏 降温出料，所得样品记为 SA3。
合剂的性能进行测试，研究表明，纳米 SiO 2 与淀粉 其余样品的制备方法同上，各个样品的原料组
之间存在交联反应，提高胶黏剂热稳定性的同时， 成及用量见表 1，反应路线见图 1。
制备的刨花板有较好的内结合强度和尺寸稳定性。
表 1 原料用量
现阶段对淀粉胶黏剂的改性研究主要集中在复合改
Table 1 Dosage of raw materials
性，大多数接枝改性剂依旧为石油基单体，这对资
样品 St/g SDS/g IA 含量/% 硅溶胶含量/%
源节约和环境保护是不利的，所以如何找到能够替
SA0 30 0.6 0 5.0
代传统石油基单体的改性剂具有重要意义。 SA1 30 0.6 2.5 5.0
本文拟以玉米淀粉（St）为主要原材料，生物 SA2 30 0.6 5.0 5.0
质材料衣康酸（IA）与硅溶胶为接枝单体对淀粉胶 SA3 30 0.6 7.5 5.0
黏剂进行接枝改性，从而提高淀粉胶黏剂的胶合强 SA4 30 0.6 10.0 5.0
度和耐水性。关于硅溶胶的作用机理已有学者进行 SA5 30 0.6 12.5 5.0
了相关研究 [15-16] ，本文在前人的基础上，添加含量 SA6 30 0.6 7.5 0