改性脲醛树脂对提高淀粉胶粘剂耐水性能研究

时间:2019-11-09 来源:www.yjgby.cn

[建材网]张晓麟1,2,刘一1,罗明辉1

(1。江西省南昌大学化学工程系,南昌;2.文摘:为了进一步提高淀粉胶粘剂的耐水性,在传统脲醛树脂和淀粉胶粘剂合成工艺的基础上,以环氧氯丙烷(ECH)为脲醛树脂接枝共聚改性剂,制备了环氧脲醛树脂。然后将环氧脲醛树脂与传统淀粉胶粘剂复配,制备改性淀粉胶粘剂 以耐水剪切强度为评价指标,采用正交试验法优化了制备改性脲醛树脂的最佳工艺条件。 结果表明,当n(F)∶n(U)=2.0∶1,m(ECH)=8g,缩聚温度为90℃,接枝共聚时间为75min时,改性脲醛树脂能明显提高复合淀粉胶粘剂的耐水性。

关键词:淀粉粘合剂;脲醛树脂;环氧氯丙烷;防水

中间图分类编号:TQ 432.2: TQ 323.3文件符号代码:一篇文章编号:1004-2849 (2011) 11-0006-05

0前言

淀粉粘合剂在包装行业已经得到了广泛的应用,但是传统的淀粉粘合剂耐水性差,其应用范围受到很大限制。 这是由于淀粉主链含有太多亲水基团(如-羟基)及其未能形成有效的三维网络结构[1] 淀粉粘合剂与防水剂共混提高其耐水性的机理一般可分为两类:一类是淀粉粘合剂与防水剂之间形成固化膜层的交联网络结构;二是防止淀粉粘合剂中的亲水基团与水与某些物质(如氨基树脂如脲醛树脂(UF)和三聚氰胺甲醛(MF)树脂、醛类和金属盐类等)发生亲水性合作。)[2]

共混复合是胶粘剂改性的重要方法之一。与合成新粘合剂[3]相比,共混复合制备具有特定性能的粘合剂更不省力;此外,将脲醛树脂复合到淀粉粘合剂中以提高其耐水性的方法已经相当成熟,[4] 因此,本研究在传统脲醛树脂合成工艺的基础上,以环氧氯丙烷(ECH)为脲醛树脂改性剂,生成更多参与交联反应的活性基团。然后将改性后的脲醛树脂与传统淀粉胶粘剂复合,有望生产出耐水性好的复合淀粉胶粘剂。

1测试零件

1.1测试原材料

食用级玉米淀粉,黄龙食品工业有限公司氢氧化钠,分析纯,上海十四和威化工有限公司;硼砂、氯化铵,分析纯,上海青溪化工科技有限公司甲醛、尿素、环氧氯丙烷(ECH),分析纯,西龙化工有限公司

1.2测试仪器

上海精密仪器技术有限公司PHS-3E酸度计;常州国华电器有限公司JJ-1电动搅拌机HDM-250恒温电加热器;北京德天佑科技发展有限公司FD-1冷冻干燥机;美国PE公司Spectrum100红外光谱仪;乐清市艾德伯格仪器有限公司NK系列推拉式仪表;余姚纪明称重校准设备有限公司JM5102电子天平;上海阳光实验仪器有限公司101-2型电热鼓风干燥箱

1.3实验制剂

1.3.1制备环氧脲醛树脂

54g甲醛加入到酸碱度约为9.5的碱性溶液中,然后加入20g尿素,升温至90℃保持45分钟;用氯化铵调节酸碱度至5左右,缩聚反应持续40分钟;当反应液为浅白色时,冷却至55℃,缓慢滴加ECH(滴加5分钟后),在酸性条件下合成75分钟(用氯化铵调节两次酸碱度至酸性);反应结束后,系统的酸碱度可控制在7.5左右

1.3.2生淀粉粘合剂的制备

将适量天然淀粉溶于水中,制成淀粉水溶液,边搅拌边缓慢加入氢氧化钠水溶液;当淀粉水溶液逐渐变成半透明的粘稠物质时,缓慢倒入含有原淀粉和硼砂的水溶液中,搅拌约2小时

1.3.3改性胶粘剂的制备

将改性环氧脲醛树脂与原淀粉胶粘剂按1∶20的质量比混合,搅拌均匀

1.4测试和表征

(1)耐水性:用复合淀粉粘合剂(粘合面积为1cm×2cm)将纸施胶,然后压平,在70℃干燥至恒重。然后将纸在30℃的水中浸泡12小时,用推拉规测量其拉力,计算其剪切强度;在此基础上,推导出其耐水性的强度。

(2)结构特征:用红外光谱法表征(环氧树脂超滤冷冻干燥至恒重,研磨成细粉后的KBr压片法)

(3)酸碱度:用酸度计测定

2结果与讨论

2.1各种因素对复合淀粉胶耐水性的影响

2.1.1ECH含量的影响

在其它条件不变的前提下,ECH含量对复合淀粉胶耐水性的影响如图1所示 从图1可以看出,复合淀粉粘合剂的耐水性随着ECH含量的增加而增加。当m(ECH)6g时,耐水性的增加减慢。

图1 1环氧乙烷含量对复合淀粉胶粘剂耐水性的影响

这是因为随着ECH含量的增加,ECH经历开环和接枝共聚,从而消耗大量氢离子,酸碱度迅速上升。当m(ECH)=8g时,体系的酸碱度在5分钟内从5升至7.3,整个体系呈弱碱性,从而阻碍进一步的接枝共聚。在后一阶段,用氯化铵调节体系的酸碱度两次,但随着接枝反应,酸碱度仍迅速增加。在反应结束时,系统的酸碱度自动增加到约7.2。 因此,当使用m(ECH)6g时,复合淀粉粘合剂的耐水性增加变慢,此时防水剂对其耐水性的改善效果不明显。

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