Page 214 - 《精细化工》2022年第6期

·1280· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

在增加，从而导致 GE 的降低。当 IA 含量为 7.5% 剂的耐水性在加入硅溶胶后再次得到提高。
时，接枝率为 6.35%，接枝效率为 87.03%；当 IA
表 3 硅溶胶对淀粉胶黏剂耐水时间的影响
含量为 12.5%时，淀粉胶黏剂黏度过大，导致 IA 无
Table 3 Effect of silica sol on water resistance of starch
法在其中扩散，从而 GP 出现了一定程度的下降。 adhesives
样品 耐水性/h
表 2 不同 IA 含量淀粉胶黏剂的 GP 与 GE
Table 2 GP and GE of starch adhesives with different IA SA0 4
contents SA6 47
样品 IA 含量/% GP/% GE/% SA3 95

a 2.5 2.70 46.47
2.2 淀粉胶黏剂的胶合强度和黏度
b 5.0 5.73 62.20
黏度是胶黏剂的一个重要物理性质，适当的黏
c 7.5 6.35 87.03
度有助于提高淀粉胶黏剂的初黏度，同时赋予胶黏
d 10.0 6.54 85.00
剂流动性，在使用过程中有利于胶黏剂涂覆和渗入
e 12.5 6.07 73.42
木材表面，从而达到提高胶黏剂胶合强度的作用。
2.1.2 淀粉胶黏剂的耐水性 胶合强度是淀粉胶黏剂在使用过程时的重要性能评
淀粉胶黏剂黏合力的主要来源是氢键结合力， 价标准。
淀粉分子上含有大量的羟基，但羟基极易与水形成 其他条件同 1.2.1 节，考察了 IA 含量对淀粉胶
氢键，导致在湿态环境下被水侵入 [19] ，所以淀粉基 黏剂拉伸强度和黏度的影响，结果见图 3a。由图 3a
胶黏剂耐水性差，难以满足使用性能的要求。对淀 可知，随着 IA 含量的不断增加，淀粉胶黏剂的黏度
粉胶黏剂进行耐水时间测试，结果见图 2。 逐渐增大，干湿态胶合强度则先增后降。在 IA 含量
为 7.5%时，淀粉胶黏剂的干强度达到了最大，为 2.28
MPa，湿强度也达到最大，为 1.52 MPa，高于原淀
粉胶黏剂的干、湿态强度（分别为 0.85 和 0 MPa），
此时胶黏剂黏度为 7473 mPa·s，IA 含量继续增加，
胶合强度有所下降。这是因为，淀粉胶黏剂在接枝
过程中存在一个临界点 [20] ，这个临界点之前，在引
发剂 APS 的存在下生成淀粉自由基，随着 IA 的添
加，一方面淀粉自由基会攻击 IA 的 C==C，发生接
枝共聚反应，同时 IA 与淀粉发生酯化反应，新的化

图 2 淀粉胶黏剂的耐水性 学键不断取代原来的氢键，使得胶黏剂的内聚力不
Fig. 2 Water resistance of starch adhesives 断增加；另一方面淀粉分子链上引入了 IA 上的羧
基，使得其与木材表面活性基团的键合力不断增强，
由图 2 可知，随着 IA 含量的增加，淀粉胶黏剂 故胶黏剂的胶合强度不断增加。当继续添加接枝单
的耐水时间先增加后降低。SA3 的耐水时间达 95 h， 体，新形成的化学键存在一定的空间位阻，阻碍反
这是因为，随着 IA 的添加，IA 分子上的羧基与淀 应的进行；同时胶黏剂的黏度上升，黏度的增加阻
粉的羟基发生酯化反应，一方面引入新的化学键替 碍了 IA 在胶黏剂中的扩散，同时较高的黏度不利于
代部分亲水的氢键；另一方面 IA 的添加使整个分子 施胶，胶黏剂无法实现在木材表面的渗入，从而胶
结构更加致密，从而阻碍了水分子侵入，提高了淀 合强度呈现下降趋势。所以，接枝单体 IA 的含量选
粉胶黏剂的耐水时间。 择 7.5%较为适宜。
此外，还对比了硅溶胶对淀粉胶黏剂耐水性的 同样地，通过单因素变量法探究改性淀粉胶黏
影响，结果见表 3。由表 3 可知，只添加含量 7.5% IA 剂的最佳胶合强度。反应时间选取 1.5、2.0、2.5、
的淀粉胶黏剂（SA6）其耐水时间远大于原淀粉胶 3.0、3.5、4 .0、4.5 h，其他条件与 1.2.1 节一致，结
黏剂，但含量 7.5%的 IA 与硅溶胶共同改性的淀粉 果见图 3b；温度选取 50、55、60、65、70、75、80 ℃，
胶黏剂（SA3）显示出更加优异的耐水性。淀粉胶 其他条件与 1.2.1 节一致，结果见图 3c。由图 3b、c
黏剂中的硅溶胶可能与淀粉的羟基以及淀粉-衣康 可知，改性淀粉胶黏剂在反应时间为 3.5 h、反应温
酸复合物的羧基发生反应，从而增强了胶黏剂系统 度为 70 ℃时达到最佳的干湿态胶合强度。综上所
的相互作用 [16] ，所形成的分子增强结构同时也增强 述，改性淀粉最佳反应条件为 IA 含量 7.5%、硅溶
了淀粉胶黏剂与木材之间的相互作用，故淀粉胶黏 胶含量为 5.0%、反应时间 3.5 h、反应温度 70 ℃。