淀粉基水性高分子-异氰酸酯胶黏剂性能分析及生产性试验

通过正交试验优化并验证了最佳Ⅰ、Ⅱ型淀粉基水性高分子-异氰酸酯API胶黏剂的配方及工艺,参照日本 JIS K6806 标准要求进行了主要性能测试,同时进行了生产性试验。结果表明,淀粉基API胶黏剂室温下活性期超过合成树脂基API胶黏剂;贮存稳定性室温下达到3个月。采用淀粉基API胶黏剂,分别用于胶合板、竹地板、实木复合地板、细木工板、胶合木等胶合制品的制造,其理化性能指标完全达到有关标准要求,并且制品无甲醛等有毒物质释放。此种胶黏剂具有明显的生产可操作性,完全满足现有的工艺要求,其原料成本为进口胶黏剂的1/4~1/3,具有明显的社会环境效益和经济效益。     

Ⅰ类胶合板用大豆分离蛋白基木材胶粘剂的制备与表征

采用A-SPI[酸热处理SPI(大豆分离蛋白)]和交联改性剂[PAE(聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂)]对D-SPI(热碱液化SPI)进行复合改性,制备PAE改性SPI基木材胶粘剂。以干态胶接强度、耐水煮胶接强度为考核指标,采用单因素试验法优选出制备PAE改性SPI基胶粘剂的优化配方,并揭示了PAE对SPI基胶粘剂耐水性的改善机制。研究结果表明:制备PAE改性SPI基胶粘剂的优化配方为m(D-SPI)∶m(A-SPI)=1∶3、w(PAE)=30%(相对于胶粘剂质量而言);由优化配方胶粘剂制备的胶合板,经28 h煮-烘-煮循环处理后,其耐水煮胶接强度(1.25 MPa)满足Ⅰ类胶合板的指标要求。     

玉米淀粉胶制备及其生产无醛人造板工艺技术研究

以玉米淀粉为主要原料,对玉米淀粉进行复合改性;然后以聚乙烯醇(PVA)溶液为增黏剂、面粉为填充剂、多异氰酸酯的预聚体(PMDI)为增强剂,制备了完全无甲醛的玉米淀粉木材胶粘剂;将该胶粘剂应用于胶合板、装饰贴面板、多层胶合板和细木工板等生产中,并对最终制品的性能进行评价。研究结果表明:由玉米淀粉胶粘剂生产的无醛人造板,其力学性能均达到国家标准中Ⅱ类板的指标要求。     

玉米淀粉改性API胶研究

先对玉米淀粉酯化制成玉米淀粉乳液,然后再用玉米淀粉改性水性高分子异氰酸酯胶(API)。即在一定条件下与玉米淀粉,碳酸钙,多异氰酸酯(PAPI)和丁苯胶乳相混合,搅拌均匀,调制成玉米淀粉胶粘剂, 压制三层胶合板,其性能完全达到有关标准要求,并且制品无甲醛无毒害物质挥发,原料成本也很低,具有明显的社会环境效益和经济效益。     

板材生产用小麦淀粉改性环保胶粘剂的研制

以高锰酸钾为淀粉的氧化剂,硼砂和四异氰酸酯为淀粉的复合交联剂,制备了板材生产用小麦淀粉改性环保胶粘剂。研究结果表明:当温度为50~60℃、交联时间为60 min、w(小麦淀粉)=30%和w(硼砂和四异氰酸酯)=4%(均相对于胶粘剂质量而言)且m(硼砂)∶m(四异氰酸酯)=1∶1时,该胶粘剂的平均黏度为150 mm~2/s、平均溶胀度为2.2、内接强度(为14.66 MPa)高于市售UF(脲醛树脂)胶粘剂(14.04 MPa)、胶接强度为2.8 MPa,并且60℃时耐水性良好、握钉率合格,作为UF胶粘剂的替代品完全满足生产要求。     

复合改性淀粉基木材胶粘剂的制备

首先糠醛和聚乙烯醇(PVA)在酸性条件下合成聚乙烯醇缩糠醛树脂;然后将该树脂和环氧氯丙烷对氧化淀粉进行2步改性,并加入适量的亲水改性多异氰酸酯,制得多层人造板用淀粉基木材胶粘剂。研究结果表明:当pH为10、w(聚乙烯醇缩糠醛树脂)=20%和w(环氧氯丙烷)=1.0%(均相对于氧化淀粉胶粘剂质量而言)时,该胶粘剂的湿态剪切强度升至0.68 MPa;施胶前加入3.0%亲水改性多异氰酸酯(相对于氧化淀粉胶粘剂质量而言),则该胶粘剂的胶接强度(为0.72 MPa)满足GB/T 9846—2004标准中Ⅱ类胶合板的指标要求。     

高取代度乙酰淀粉在改性聚醋酸乙烯酯乳液中的应用研究

在改性聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液中添加高取代度乙酰淀粉,研究了乙酰淀粉的取代度和用量对乳液性能的影响,确定了相对较佳的配比方案。然后由改性PVAc乳液、高取代度的乙酰淀粉和助剂等制取一种耐水性好、环保和低成本的水性高分子异氰酸酯(API)胶粘剂的主剂,并以多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)为固化剂,制取API木材胶粘剂。按照GB/T9846-2004标准对单板施胶并压制三层胶合板,则胶合板的湿胶合强度(超过1.7MPa)和甲醛释放量(0.0143mg/L)完全符合GB/T9846-2004标准中的指标要求。     

API固化反应过程的特性研究

使用不同性能的多官能度异氰酸酯作为水性高分子异氰酸酯(API)胶粘剂的交联固化剂,当主剂与交联固化剂混合均匀时,考察了不同种类羧基丁苯(SBR)胶乳及不同性能的交联固化剂对胶粘剂在固化过程中的黏度、胶接剪切强度和固化速率的影响,探索了API胶粘剂的固化反应机制,并且利用差示扫描量热(DSC)法研究了API胶粘剂的固化反应速率随温度变化的规律。研究结果表明,SBR-1的适用期达到2h,最大剪切强度为5.5 MPa;交联固化剂的种类是影响API胶粘剂适用期和胶接性能的重要因素,环境温度和胶液调配后的放置时间是影响API胶粘剂固化反应速率的重要因素。     

冷制高强快干淀粉胶粘剂

介绍了一种以淀粉为主要原料,在复合催化剂作用下,经双氧水室温氧化并添加高强快干添加剂和其他助剂,制备高强快干淀粉胶的方法,讨论了对淀粉胶性能的影响因素及其简要的作用机理,确定了能够满足最佳上机要求的配方。应用本方法制出的胶粘剂,通过中试制板,证明该胶具有干燥速度快、强度高等优点。     

人造板用棉籽粉基胶粘剂改性研究

研究了碱处理、尿素改性、碱和尿素联合改性以及淀粉基胶粘剂共混对棉籽粉基胶粘剂理化性质及物理力学性能的影响。研究结果表明:改性方法对棉籽粉基胶粘剂干状胶合强度(≥4.0 MPa)无明显影响,并且碱和尿素联合改性可以将棉籽粉基胶粘剂的黏度从51.0 mPa·s提高至128.5 mPa·s。而使用高黏度淀粉基胶粘剂与棉籽粉基胶粘剂共混制得的复合胶粘剂的黏度高于530 mPa·s;尿素对棉籽粉中的棉蛋白具有一定的活化作用,淀粉基胶粘剂并未对棉籽粉化学官能团产生影响;获得的棉籽粉基胶粘剂符合人造板生产工艺要求,为其工业化利用提供支持。     

胶合板用改性玉米淀粉胶粘剂的研制

采用普通玉米淀粉,通过丙烯酰胺接枝改性,同时采用封闭型异氰酸酯和三羟甲基苯酚(TMP)作交联剂,合成了一种改性玉米淀粉胶粘剂.对各种影响因素进行系统比较研究,选用乙烯.醋酸乙烯共聚乳液(VAE)作分散剂,采用亚硫酸氢钠对芳香族异氰酸酯预聚体(PTDI)进行封闭,提高了淀粉胶粘剂的耐水性能和胶接性能.达到Ⅱ类胶合板的使用要求.     

葛根淀粉基胶黏剂制备与性能研究

研究开发以淀粉为主要原料的环保型胶黏剂替代"三醛类"木材胶黏剂,对彻底解决人造板及其制品的甲醛释放问题具有重要意义。以野生葛根淀粉为原料,通过降黏处理,并与聚醋酸乙烯酯和异氰酸酯复配,制备出胶合强度达到国家Ⅱ类要求的淀粉基木材胶黏剂。研究了降黏剂用量、降黏时间、聚醋酸乙烯酯和异氰酸酯用量对淀粉基木材胶黏剂胶合强度的影响。优化工艺条件下制备胶黏剂胶接胶合板的胶合强度为1.89 MPa,能够满足国家Ⅱ类胶合板强度要求。     

改性大米淀粉胶粘剂的制备和应用

以大米淀粉为原料、丙烯酰胺(AM)为接枝改性剂、封闭型异氰酸酯为主交联剂和三羟甲基苯酚(TMP)为助交联剂,合成了一种改性大米淀粉胶粘剂。对各种影响因素进行了分析,得出了最佳的工艺参数,即当w(淀粉)≈25%(相对于主剂而言)、w(双氧水)=7%(相对于淀粉而言)、6%≤w(AM)≤8%(相对于主剂而言)、w(TMP)=5%(相对于主剂而言)、并选用乙烯/醋酸乙烯共聚乳液(VAE)作为分散剂以及采用亚硫酸氢钠对芳香族异氰酸酯预聚体进行封闭时,改性大米淀粉胶粘剂的耐水性能和胶接性能明显提高,符合Ⅱ类胶合板的使用要求。     

木薯淀粉基木材胶粘剂的制备与性能研究

首先用双氧水氧化木薯淀粉,然后用乙酸乙烯酯(VAc)对氧化淀粉进行接枝共聚改性,制备出木薯淀粉基木材胶粘剂。采用单因素试验法考察了木薯淀粉的氧化时间、双氧水掺量、过硫酸铵(APS)掺量以及VAc/木薯淀粉质量比对木薯淀粉基木材胶粘剂剪切强度和黏度的影响。研究结果表明:当氧化时间为1.0 h、V(双氧水)=3 m L、m(APS)=0.3 g和m(VAc)∶m(木薯淀粉)=1.00∶1时,相应的木薯淀粉基木材胶粘剂的粘接性能相对最好,其干态、湿态剪切强度分别为3.25、1.26 MPa。     

复合变性淀粉降滤失剂的合成与评价

以玉米淀粉为原料,3-氯-2-羟基丙基磺酸钠为醚化剂,环氧氯丙烷为交联剂,得到复合变性淀粉降滤失剂(CES)。CES加入量为1.5%时,在淡水基浆、4%盐水基浆、饱和盐水基浆中API失水分别为6.1,6.7,7.1 m L,在180℃下仍具有较好的抗温能力。在含有40%CaCl_2的淡水基浆中,API失水为9.1 m L,抗钙性能较好。     

复合变性淀粉降滤失剂的合成与评价

以玉米淀粉为原料,3-氯-2-羟基丙基磺酸钠为醚化剂,环氧氯丙烷为交联剂,得到复合变性淀粉降滤失剂(CES)。CES加入量为1.5%时,在淡水基浆、4%盐水基浆、饱和盐水基浆中API失水分别为6.1,6.7,7.1 m L,在180℃下仍具有较好的抗温能力。在含有40%CaCl_2的淡水基浆中,API失水为9.1 m L,抗钙性能较好。     

采用DSC和FTIR对木材和API胶粘剂间反应的研究

采用差示扫描星热法(Differential Scanning Calormelry,简称DSC)和傅立叶变换红外吸收光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,简称FTIR)对木材和水性高分子异氰酸酯胶粘剂(Aqueous Polymer Isocyanate,简称API)的胶接机理进行了研究。DSC和FTIR的试验结果均表明:API胶粘剂和木材间发生了化学反应:API胶粘剂和木材间发生的反应所需活化能远小于API胶粘剂的主剂+固化剂的活化能,亦即用API 胶粘剂胶接木材时发生的反应要比API胶粘剂本身的固化反应容易得多,同时从理论上证明使用API胶粘剂胶接木材时装配时间最长不应超过其活性期的一半时间,且装配时间越短越好;文中还研究了升温速率对API胶粘剂DSC图谱的影响。     

水性高分子—异氰酸酯胶粘剂的改性研究

采用预聚体合成法,合成不同物质的量比的多异氰酸酯与蓖麻油预聚物,作为水性高分子－异氰酸酯胶粘剂（API）的交联剂。在实验室进行了耐水胶接试验,结果表明,以柞木为试验材,试件的湿剪切强度≥7MPa,超过了日本标准JIS K6806中关于结构集成材的要求,得到了一种适宜于硬木集成材生产的API胶粘剂。     

碱处理时间对淀粉基木材胶粘剂性能的影响

以玉米淀粉、聚乙烯醇(PVA)为主要原料,采用酸碱处理法制备了淀粉胶粘剂;然后用异氰酸酯进行改性,制备了木材用复合淀粉胶粘剂。研究结果表明:碱处理能影响淀粉间的氢键强度,酸处理时间相同时,随着碱处理时间的延长,淀粉的羟基峰均向长波数方向移动,羟基移动波数和复合淀粉胶粘剂的胶接强度均呈先升后降态势,碱处理40 min后复合淀粉胶粘剂的胶接强度(1.345 MPa)相对最大;淀粉胶粘剂的结晶度和耐热性随碱处理时间延长呈先降后升态势,碱处理40 min时淀粉的结晶度降低了10.6%,初始热降解温度降低了15%;碱处理能腐蚀淀粉颗粒表面,碱处理20 min时淀粉颗粒的被腐蚀程度相对最低,而PVA与淀粉的包覆效果在碱处理40min时相对最佳。     

PMDI与MAPE复合改性荻草/HDPE复合材料的性能研究

以荻草纤维(SV)、高密度聚乙烯(HDPE)制备复合材料,同时用多苯基甲烷多异氰酸酯(PMDI)与马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)作为改性剂。研究了复合改性对荻草木塑复合材料力学性能、热性能的影响。结果表明,FTIR证明了PMDI的官能团与羟基发生了反应。当SV与PMDI质量比为6:1,SV质量分数为50%,MAPE质量分数为8%时,荻草木塑复合材料的力学性能达到最佳。荻草纤维经过PMDI处理后,促进了纤维的成核剂的作用,但是添加MAPE后,复合材料的结晶度降低。