《一种乳液型木材用淀粉胶粘剂及其制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种乳液型木材用淀粉胶粘剂及其制备方法.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103627352 A (43)申请公布日 2014.03.12 CN 103627352 A (21)申请号 201310694433.7 (22)申请日 2013.12.16 C09J 151/02(2006.01) C09J 11/08(2006.01) C09J 11/06(2006.01) C08F 251/00(2006.01) C08F 218/08(2006.01) C08F 220/56(2006.01) C08F 220/06(2006.01) C08F 220/16(2006.01) C08F 2/26(2006.01) (71)申请人 江南大学。
2、 地址 214122 江苏省无锡市蠡湖大道 1800 号 (72)发明人 程力 顾正彪 王潘军 李兆丰 洪雁 (74)专利代理机构 北京爱普纳杰专利代理事务 所 ( 特殊普通合伙 ) 11419 代理人 何自刚 王玉松 (54) 发明名称 一种乳液型木材用淀粉胶粘剂及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种乳液型木材用淀粉胶粘剂 及其制备方法， 属于胶粘剂制备技术领域。 本发明 以高浓度淀粉乳为主要原料， 采用二元种子法制 备得到一种高固形物含量的乳液型木材用淀粉胶 粘剂。 与传统工艺制备的木材用淀粉胶粘剂相比， 本发明所制备的产品固形物含量高、 干燥速度快， 成膜性好， 粘接强度高， 综。
3、合性能达到或优于目前 市售优质白乳胶的水平， 可广泛应用于木材的装 饰、 人造板、 胶合板的粘接。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 (10)申请公布号 CN 103627352 A CN 103627352 A 1/2 页 2 1. 一种乳液型淀粉胶粘剂， 其配方以质量比计为 ： 2. 根据权利要求 1 所述的乳液型淀粉胶粘剂， 其特征在于， 所述淀粉为玉米淀粉、 蜡质 玉米淀粉、 木薯淀粉、 小麦淀粉或马铃薯淀粉中的任一种或几种的组合。 3. 根据权利要求 1 所述的乳液型淀粉。
4、胶粘剂， 其特征在于， 所述酸是质量分数为 36-38% 的盐酸。 4. 根据权利要求 1 所述的乳液型淀粉胶粘剂， 其特征在于， 所述引发剂为过硫酸铵或 者过硫酸钾。 5. 根据权利要求 1 所述的乳液型淀粉胶粘剂， 其特征在于， 所述接枝单体是醋酸乙烯 酯、 丙烯酰胺、 丙烯酸或丙烯酸丁酯中的一种或几种的组合。 6. 根据权利要求 1 所述的乳液型淀粉胶粘剂， 其特征在于， 所述乳化剂是十二烷基硫 酸钠、 十二烷基苯环酸钠、 十六烷基三甲基溴化铵、 辛烷基苯酚聚氧乙烯醚 -10、 磷酸酯乳化 剂中的一种或几种的组合。 7. 根据权利要求 1 所述的乳液型淀粉胶粘剂， 其特征在于， 所述改性。
5、剂是聚乙烯醇， 用 水配置为质量浓度 10% 的溶液后再加入反应体系中 ； 所述稀释剂是尿素， 所述消泡剂是磷 酸三丁酯或辛醇， 所述增塑剂是甘油或邻苯二甲酸酯类。 8. 一种权利要求 1 所述乳液型淀粉胶粘剂的制备方法， 是以高浓度淀粉乳为原料， 对 其进行酸解预处理后向体系中加入引发剂和乳化剂， 再缓慢滴加一定量的接枝单体进行乳 液接枝共聚反应， 制得种子乳液， 从中取出一部分作为第二种子， 其余作为第一种子， 第二 种子在一定温度下保持恒速搅拌， 向第一种子乳液体系内加入引发剂和乳化剂并缓慢滴加 接枝单体， 反应一段时间后后向体系中加入第二种子， 同时补加引发剂和乳化剂， 并缓慢滴 加剩。
6、余的接枝单体， 然后加热糊化， 添加助剂， 最终得到一种高固形物含量的淀粉胶粘剂。 9. 根据权利要求 8 所述的制备方法， 其特征在于， 具体步骤为 ： （1） 将淀粉与酸溶液加水配成以淀粉干基计 40 50% 的高浓度淀粉乳 ； （2）在 55 65酸解 1 2.5h， 然后用 0.1-0.5mol/L 的氢氧化钠调节 pH 至 3.5-4.5 ； （3） 加入占引发剂总添加量 40-60% 的引发剂、 占乳化剂总添加量 40-60% 的乳化剂， 缓 权 利 要 求 书 CN 103627352 A 2 2/2 页 3 慢滴加占接枝单体总添加量 10-30% 的接枝单体， 控制温度在 60。
7、 70反应 0.5-1.5h， 然 后从乳液中取出占总体积 10 24% 的乳液作为第二种子， 保持 30 45恒速搅拌， 剩余 部分作为第一种子 ； （4）向第一种子中加入占引发剂总添加量 10%-30% 的引发剂、 占乳化剂总添加量 10%-30% 的乳化剂， 继续缓慢滴加占接枝单体总添加量 30%-60% 的接枝单体， 控制温度在 65 75反应 1.5-2.5h ； （5） 向反应后的第一种子中加入第二种子， 并加入剩余的引发剂、 乳化剂， 继续滴加剩 余的接枝单体， 控制温度在 65 75反应 1-2h ； （6） 将接枝共聚改性后的乳液调节 pH 至 pH5.5 6.5， 加入改性。
8、剂聚乙烯醇， 升温至 80 90， 保温 0.5-1h， 降温至 50， 依次加入增塑剂、 消泡剂和稀释剂， 搅拌 0.5-1h 后继 续降温至 30出料， 包装即得成品的高固形物含量乳液型木材用淀粉胶粘剂。 10. 一种权利要求 1 所述的乳液型淀粉胶粘剂的应用， 是应用于木材装饰、 家具、 家装、 人造板或胶合板的粘接。 权 利 要 求 书 CN 103627352 A 3 1/5 页 4 一种乳液型木材用淀粉胶粘剂及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种乳液型木材用淀粉胶粘剂及其制备方法， 属于胶粘剂制备技术领 域。 背景技术 0002 淀粉是自然界中含量极为丰富的有机化合物， 。
9、具有来源广泛、 价格低廉、 可再生、 可完全降解以及无污染等优点。 淀粉经酸解、 氧化、 接枝共聚后可以制备出一种生产成本低 廉， 环保无污染木材用胶粘剂。 目前的一些工艺制备出的淀粉胶的固形物含量、 粘接强度和 干燥速度还有待改善， 以期得到更为广泛的应用。本发明针对现有工艺应用于制备高固含 量淀粉胶时， 提高淀粉用量和总固形物含量带来的体系粘度过高、 接枝反应不均匀和储藏 稳定性差等问题， 通过优化酸解条件和引入二元种子聚合工艺， 制备不同粒径的种子进行 接枝共聚反应， 使得种子与单体聚合成粒径大小不同的乳液粒子， 以实现最大限度的利用 空间并达到紧密堆积的状态， 实现了以高浓度淀粉乳 （。
10、40-50%） 为原料制备出可稳定储藏的 高固含量淀粉胶粘剂产品， 其干燥速度、 成膜性和粘接强度均得到了显著提高。 发明内容 0003 本发明要解决的第一个技术问题是提供一种乳液型淀粉胶粘剂， 其配方为 （以质 量比计） ： 0004 0005 所述淀粉为玉米淀粉、 蜡质玉米淀粉、 木薯淀粉、 小麦淀粉或马铃薯淀粉中的任一 种或几种的组合。 0006 所述酸是质量分数为 36-38% 的盐酸。 0007 所述引发剂为过硫酸铵或者过硫酸钾。 说 明 书 CN 103627352 A 4 2/5 页 5 0008 所述接枝单体是醋酸乙烯酯、 丙烯酰胺、 丙烯酸或丙烯酸丁酯中的一种或几种的 组合。。
11、 0009 所述乳化剂是十二烷基硫酸钠、 十二烷基苯环酸钠、 十六烷基三甲基溴化铵、 辛烷 基苯酚聚氧乙烯醚 -10（OP-10） 、 磷酸酯乳化剂中的一种或几种的组合。 0010 所述稀释剂是尿素。所述改性剂是聚乙烯醇。所述消泡剂是磷酸三丁酯或辛醇。 所述增塑剂是甘油或邻苯二甲酸酯类。 0011 本发明要解决的第二个技术问题是提供一种所述乳液型淀粉胶粘剂的制备方法， 特别是一种用于稳定制备高固形物含量淀粉胶粘剂的方法， 技术方案为 ： 以高浓度淀粉乳 为主要原料， 对其进行酸解预处理后向体系中加入引发剂和乳化剂， 再缓慢滴加一定量的 接枝单体进行乳液接枝共聚反应， 制得种子乳液， 从中取出一。
12、部分作为第二种子， 其余作为 第一种子， 第二种子在一定温度下保持恒速搅拌， 向第一种子乳液体系内加入引发剂和乳 化剂并缓慢滴加接枝单体， 反应一段时间后后向体系中加入第二种子， 同时补加引发剂和 乳化剂， 并缓慢滴加剩余的接枝单体， 然后加热糊化， 添加助剂， 最终得到一种高固形物含 量的淀粉胶粘剂。 0012 所述述乳液型淀粉胶粘剂的制备方法的具体步骤为 ： 0013 （1） 将淀粉与酸溶液配成以淀粉干基计 40 50% 的高浓度淀粉乳 ； 0014 （2） 在 55 65酸解 1 2.5h， 然后用 0.1-0.5mol/L 的氢氧化钠调节 pH 至 3.5-4.5 ； 0015 （3）。
13、加入占引发剂总添加量 40-60% 的引发剂、 占乳化剂总添加量 40-60% 的乳 化剂， 缓慢滴加占接枝单体总添加量 10-30% 的接枝单体， 控制温度在 60 70反应 0.5-1.5h， 然后从乳液中取出占总体积 10 24% 的乳液作为第二种子， 保持 30 45恒 速搅拌， 剩余部分作为第一种子 ； 0016 （4） 向第一种子中加入占引发剂总添加量 10%-30% 的引发剂、 占乳化剂总添加量 10%-30% 的乳化剂， 继续缓慢滴加占接枝单体总添加量 30%-60% 的接枝单体， 控制温度在 65 75反应 1.5-2.5h ； 0017 （5） 向反应后的第一种子中加入第二。
14、种子， 并加入剩余的引发剂、 乳化剂， 继续滴 加剩余的接枝单体， 控制温度在 65 75反应 1-2h ； 0018 （6） 将接枝共聚改性后的乳液调节 pH 至 pH5.5 6.5， 加入改性剂聚乙烯醇， 升温 至8090， 保温0.5-1h， 降温至50， 依次加入增塑剂、 消泡剂和稀释剂， 搅拌0.5-1h后 继续降温至 30出料， 包装即得成品的高固形物含量乳液型木材用淀粉胶粘剂。 0019 所述第二种子乳液恒速搅拌的装置可以采用机械搅拌或磁力搅拌， 转速控制在 80-150 转 / 分钟。 0020 所述改性剂用水配置为质量浓度 10g/100g 的溶液再加入体系中。 0021 本。
15、发明的技术原理是对高浓度淀粉乳进行充分的酸解， 使淀粉分子降解到合适的 尺度再进行接枝共聚反应。在反应过程中， 通过制备一元种子和二元种子得到不同粒径的 种子， 并通过控制接枝共聚反应的程度和二元种子加入的时机和方式， 使得种子与单体聚 合成粒径大小不同的乳液粒子， 实现最好利用空间达到紧密堆积的状态， 避免了传统接枝 共聚工艺在应用于高固形物含量淀粉乳液时在接枝共聚后期出现的体系粘度过大、 反应不 均匀、 储藏稳定性变差等问题。同时， 针对淀粉易回生的特性， 选择合适的温度和搅拌方式 说 明 书 CN 103627352 A 5 3/5 页 6 处理第二种子， 使其在加入进反应体系前粘度和粒。
16、径保持稳定。 0022 本发明主要是为了解决现有木材用淀粉胶粘剂干燥成膜速度慢、 贮藏运输成本高 的问题， 而提供的一种制备高固形物含量乳液型木材用淀粉胶粘剂制备方法。通过本方法 制备的木材用淀粉胶粘剂具有干燥速度快、 成膜性好、 粘接强度高的优点。其各项性能指 标均达到或超过了白乳胶行业标准 HG/T2727-2010 的要求， 能较好地应用于木材粘接， 绿 色环保， 无有毒气体释放。与现有其他淀粉胶相比， 本发明将淀粉乳浓度由 30-40% 提高到 40-50%， 并采用二元种子聚合工艺， 使得高浓度淀粉乳条件下的接枝共聚反应进行更为平 稳， 制备出了储藏稳定性较好的高固含量木采用淀粉胶，。
17、 干燥速度和粘接强度均得到了明 显提高。 具体实施方式 0023 下面结合实施方式对本发明作进一步说明， 应理解的是， 这些实施例仅用于例证 的目的， 并不限制本发明的保护范围。 0024 实施例 1 0025 配方 （质量百分比， %） ： 0026 木薯淀粉 100 0027 水 260 0028 盐酸水溶液 （36%， m/m） 4 0029 醋酸乙烯酯 88 0030 过硫酸铵 1 0031 十二烷基硫酸钠 1.5 0032 聚乙烯醇 10 0033 尿素 22 0034 甘油 8 0035 磷酸三丁酯 3 0036 工艺过程 ： 0037 （1） 将木薯淀粉与稀释到 1.5% 的盐酸。
18、溶液配成以淀粉干基计 40%（w/w） 的高浓 度淀粉乳， 60酸解 2h， 用 0.2mol/L 的氢氧化钠溶液调节 pH 至 4.0， 加入占引发剂总添加 量 50% 的引发剂过硫酸铵和占乳化剂总添加量 50% 的乳化剂十二烷基硫酸钠， 调节体系温 度至 70， 缓慢滴加占接枝单体总添加量 20% 的接枝单体醋酸乙烯酯 ； 0038 （2） 1h 后从体系中取出 15%（v/v） 的乳液作为第二种子， 在 30下以 100 转 / 分 的转速保持磁力搅拌， 剩余部分作为第一种子 ； 0039 （3） 向第一种子中加入占引发剂总添加量 20% 的引发剂过硫酸铵和占乳化剂总添 加量 20% 的。
19、乳化剂十二烷基硫酸钠， 调节反应温度至 75， 继续缓慢滴加占接枝单体总添 加量 40% 的接枝单体醋酸乙烯酯反应 2h ； 0040 （4）加入第二种子， 并加入剩余的引发剂、 乳化剂和接枝单体， 保持 75反应 1.5h， 调节 pH 至 6.0， 预先配置为 10% （m/m） 的聚乙烯醇溶液， 升温至 80， 糊化 0.5h， 降温 至 50， 加入尿素、 甘油和磷酸三丁酯， 搅拌 0.5h 后继续降温至 30， 包装、 密封、 备用。所 制得的高固含量淀粉胶粘剂与采用中国专利 200510040113.5 制备的 35% 固形物含量的普 说 明 书 CN 103627352 A 6 。
20、4/5 页 7 通淀粉胶粘剂的性能比较如表 1 所示。 0041 表 1 高固含量淀粉胶粘剂与普通淀粉胶粘剂的性能比较 0042 项目固含量干强度湿强度干燥速度 * 高固含量淀粉胶粘剂44.2%12.1MPa4.5Mpa21min 普通淀粉胶粘剂35%8.3MPa2.6Mpa38min 0043 * 干燥速度以胶粘剂在聚四氟乙烯板上涂膜后在 25、 50% 湿度条件下干燥失去 10% 重量的时间计 0044 实施例 2 0045 本实例给出采用传统工艺制备的木材用淀粉胶粘剂和用二元种子法制备的木材 用淀粉胶粘剂主要性能的对比。 0046 配方 （质量百分比） ： 0047 玉米淀粉 100 0。
21、048 盐酸水溶液 （38%， m/m） 4.5 0049 水 240 0050 醋酸乙烯酯 86 0051 过硫酸钾 1 0052 十六烷基三甲基溴化铵 2 0053 聚乙烯醇 7 0054 尿素 16 0055 甘油 4 0056 磷酸三丁酯 2 0057 方法 1（不采用二元种子法的工艺） ： 0058 将玉米淀粉与盐酸溶液配成以淀粉干基计 45% （w/w） 的淀粉乳， 65酸解 2.5h， 用 0.1mol/L 的氢氧化钠溶液调节 pH 至 4.5， 加入 50% 的引发剂过硫酸钾和全部乳化剂十六烷 基三甲基溴化铵， 缓慢滴加接枝单体醋酸乙烯酯， 3h 后加入剩余的过硫酸钾， 反应 。
22、2h， 在该 溶液中加入聚乙烯醇水溶液， 升温至 80， 糊化 30min， 降温至 60， 加入尿素、 甘油和磷酸 三丁酯， 搅拌一段时间后继续降温至 30， 包装、 密封、 备用。 0059 方法 2（采用二元种子法制备的木材用淀粉胶粘剂） ： 0060 （1） 将玉米淀粉与 2% 终浓度的盐酸水溶液配成以淀粉干基计 45%（w/w） 的高浓 度淀粉乳， 60酸解 2h， 0.1mol/L 的氢氧化钠溶液调节 pH 至 4.5， 加入占引发剂总添加量 55% 的引发剂过硫酸钾和占乳化剂总添加量 55% 的乳化剂十二烷基硫酸钠， 调节体系温度 至 65， 缓慢滴加占总添加量 10% 的接枝单。
23、体醋酸乙烯酯 ； 0061 （2） 1h 后从体系中取出占 20%（v/v） 的乳液作为第二种子， 在 35下以 120 转 / 分的转速保持机械搅拌， 剩余部分作为第一种子 ； 0062 （3） 向第一种子中加入占引发剂总添加量 25% 的引发剂过硫酸铵和占乳化剂总添 加量25%的乳化剂十二烷基硫酸钠， 调节反应温度至75， 继续缓慢滴加占总添加量55%的 说 明 书 CN 103627352 A 7 5/5 页 8 单体醋酸乙烯酯反应 2.5h ； 0063 （4）加入第二种子， 并加入剩余的引发剂、 乳化剂和接枝单体， 保持 75反应 1.5h， 调节 pH 至 6.0， 加入预先配置为。
24、 10% （m/m） 的聚乙烯醇溶液， 升温至 85， 糊化 1h， 降 温至 50， 加入尿素、 甘油和磷酸三丁酯， 搅拌 1h 后继续降温至 30， 包装、 密封、 备用。 0064 对两种方法的制备过程和所制备的木材用淀粉胶粘剂性能的比较如表 2 所示。 0065 表 2 两种方法的制备过程和所制备的木材用淀粉胶粘剂的性能比较 0066 0067 虽然本发明已以较佳实施例公开如上， 但其并非用以限定本发明， 任何熟悉此技 术的人， 在不脱离本发明的精神和范围内， 都可做各种的改动与修饰， 因此本发明的保护范 围应该以权利要求书所界定的为准。 说 明 书 CN 103627352 A 8 。