淀粉類膠粘劑氧化性能的應(yīng)用研究_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、目錄刖呂2第一章 淀粉及其氧化21.1天然淀粉及其結(jié)構(gòu)21. 1. 1淀粉的物化特性21. 1.2 淀粉的結(jié)構(gòu)31.2氧化淀粉41.2.1氧化淀粉的發(fā)展41.2.2淀粉的氧化機(jī)理5第二章 淀粉粘合劑62.1淀粉粘合劑62. 1. 1淀粉粘合劑簡(jiǎn)介62. 1.2淀粉粘合劑的改進(jìn)62.2國(guó)內(nèi)外改性淀粉粘合劑的發(fā)展?fàn)顟B(tài)62. 2. 1改性淀粉粘合劑國(guó)外研究進(jìn)展62.2.2改性淀粉粘合劑國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展72.2.3目前研究存在的問題7第三章 淀粉基粘合劑的制備方法83.1 原理83.2制備方法83. 2. 1氧化階段83.2.2糊化階段93.2.3還原階段93. 2. 4交聯(lián)階段93.2.5消泡和稀釋階段

2、93. 3淀粉粘合劑性能的表征方法10第四章影響淀粉粘合劑性能的因素104.1氧化劑用量對(duì)淀粉粘合劑性能的影響104. 2水分比對(duì)淀粉粘合劑性能的影響114.3氧化時(shí)間對(duì)淀粉粘合劑性能的影響124. 4催化劑用量對(duì)淀粉粘合劑性能的影響13參考文獻(xiàn)15摘要:本研究主要是以馬鈴薯淀粉為原料,硫酸亞鐵為催化劑,取氧水為氧化劑, 制備氧化淀粉,再在氧化淀粉中加堿糊化,加入交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)改性,降溫后依次添 加稀釋劑,增塑劑,消泡劑等助劑,最終得到一種環(huán)保的!成本較低的,性能優(yōu)良 的淀粉基瓦楞紙板用粘合劑”論文主要對(duì)氧化淀粉的制備和表征粘合劑的配方和制 備工藝以及粘合劑的性能進(jìn)行了研究。首先,對(duì)取氧水氧化

3、制備馬鈴薯氧化淀粉進(jìn) 行研究,利用紅外光譜!x-射線粉末衍射和掃描電鏡等手段對(duì)氧化淀粉進(jìn)行了表征, 通過單因素實(shí)驗(yàn)研究了反應(yīng)溫度!取氧水用量!催化劑用量和反應(yīng)時(shí)間等影響因素 對(duì)氧化淀粉的竣基含量!談基含量等指標(biāo)的影響,其次以馬鈴薯淀粉為原料,熱法制 得淀粉基無(wú)甲醛粘合劑,并探索熱法制淀粉基無(wú)甲醛粘合劑的最佳原料配比和工藝 條件,最后對(duì)淀粉粘合劑的進(jìn)行添加不同質(zhì)量的鈉基膨潤(rùn)土和聚乙烯醇的催干改性 對(duì)比研究。關(guān)鍵詞:淀粉粘合劑;初粘力;粘度;穩(wěn)定性;粘合強(qiáng)度刖呂淀粉作為膠粘劑的主要原因在于:淀粉具有來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、無(wú)毒無(wú)異 味和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),其發(fā)展?jié)摿O大。通常膠粘劑的原料都來(lái)源于口漸匱乏的石

4、 油產(chǎn)品,因此可再生淀粉作為石油原料的替代品已引起人們的廣泛關(guān)注。盡管淀粉膠粘劑在耐水性、粘接強(qiáng)度等方面仍不夠理想,但是由于淀粉分子中 含有的大量拜基能與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)故可通過共聚等改性手段來(lái)提高淀粉 膠粘劑的耐水性和粘接強(qiáng)度,以滿足不同行業(yè)的使用要求。近年來(lái)已相繼研制出各 種類型的淀粉膠粘劑,主要用于膠合板工業(yè)、標(biāo)簽?zāi)z、瓦楞紙箱、建筑涂料和卷煙 工業(yè)等領(lǐng)域第一章淀粉及其氧化1.1天然淀粉及其結(jié)構(gòu)1.1.1淀粉的物化特性淀粉是植物主要的多糖儲(chǔ)備物,它以微小的顆粒形式存在于植物的種子、塊莖、 根、果實(shí)和葉子的細(xì)胞組織中,是碳水化合物主要的貯藏形式內(nèi),是一種可再生的 天然高分子化合物,具有良

5、好的粘合性和成膜性能。盡管植物世界中存在著大量的淀粉,但用于工業(yè)的品種卻相對(duì)較少,主要為大 米、玉米、馬鈴薯、小麥、木薯和甘薯,由于各種淀粉的理化性質(zhì)都不相同,以至 于它們的應(yīng)用領(lǐng)域也不相同。各種淀粉的理化特性見表l-lo表11各種淀粉的理化特性項(xiàng)目人米淀 粉玉米淀 粉小麥淀 粉木薯淀 粉甘薯淀 粉馬鈴薯淀 粉形狀多面體多面體鏡片狀鈴狀鈴狀卵狀直徑/pm286215404352405 100平均直徑/pm41620171850糊化溫度/t65 8077 787567 787565 66水分131313121218蛋白質(zhì)0.070.350.380.020.100.05脂肪/%0.060.040.

6、070.100.100.05灰分/%0.100.080.0170.160.300.60比表面積7400870468(cm2-g')f鏈淀粉/%192830171911支鏈淀粉/%8172708381891.1.2淀粉的結(jié)構(gòu)淀粉是由許多dt比喃葡萄糖單元經(jīng)糖昔鍵連接而成的多糖i",其分子式可表 示為(c&耳o,式中chq,表示為一個(gè)脫水葡萄糖單元(英文縮寫為agu), n為 平均聚合度。根據(jù)淀粉的分子結(jié)構(gòu)不同,可以分為直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種,直鏈淀粉相當(dāng) 于一個(gè)包含有數(shù)百個(gè)a-1, 4連接的dt比喃葡萄糖單元的鏈形分子。研究表明, 直鏈淀粉是一種線性多聚物,其分子內(nèi)氫鍵

7、作用卷曲成螺旋型,此類淀粉可溶于 熱水,不含磷質(zhì),不生糊,聚合度約在70350之間,在淀粉中約占23%。另一種 支鏈淀粉,它是由右旋葡萄糖生成的分支大分子,在長(zhǎng)鏈的分支點(diǎn)a-d-, 6糖 昔鍵連接分支上,這種緊密堆集的線圈式結(jié)構(gòu)不利于水分子接近,故不溶于冷水, 在淀粉中約占77%o由圖1-1、圖1-2可知每個(gè)脫水葡萄糖單元的2、3、6三個(gè)位置上各有一個(gè) 醇輕基,醇輕基是活性基團(tuán),易發(fā)生反應(yīng)。圖12支鏈淀粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)直鏈淀粉的水懸浮液在加熱時(shí)形成黏度較低的的不穩(wěn)定的溶液,在50-60e靜 置較長(zhǎng)時(shí)間后,析出晶形沉淀;而支鏈淀粉為無(wú)定形粉末,放入水中加熱時(shí)便會(huì)膨 脹。正是由于淀粉屮支鏈淀粉的糊化加

8、上直鏈淀粉的膠凝作用,使z具備了成為制 作良好粘合劑的基礎(chǔ)。但原淀粉的流動(dòng)性及滲透性較差,若直接作為粘合劑使用, 其性能極差。經(jīng)過物理、化學(xué)或生物的方法對(duì)淀粉進(jìn)行有限度的改性,改變其分子 結(jié)構(gòu)和性能,從而控制淀粉的溶解度和黏度。淀粉分子中含有糖背鍵和易于發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)的輕基,所以淀粉能和許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這一性質(zhì)是制備性能優(yōu)異粘 合劑的理論基礎(chǔ)1 2氧化淀粉1.2.1氧化淀粉的發(fā)展隨著技術(shù)的發(fā)展,由于天然淀粉的糊液對(duì)熱、ph值、高剪切力的不穩(wěn)定性等 固有性質(zhì)缺陷使得天然淀粉在采用新技術(shù)、新工藝!新設(shè)備的現(xiàn)代化工業(yè)中的應(yīng)用 受到很大限制,但是我們通過淀粉的改性可以解決天然淀粉存在的問題,因此

9、出現(xiàn) 了一系列的改性方法。淀粉的改性是指經(jīng)水解、糊精化或化學(xué)試劑處理,改變淀粉 分子中的某些dt比喃葡萄糖基單元的化學(xué)結(jié)構(gòu)網(wǎng),它們主要有:預(yù)糊化、酸轉(zhuǎn)化、 雙醛氧化、交聯(lián)、酯化、醴化和接枝等。然而在淀粉的各種改性方法中,化學(xué)改性 是應(yīng)用最廣的一種改性方式。淀粉的改性研究起源于1804年的西歐英國(guó)膠,1811年kirchhlff的淀粉酸 糖化法,到19世紀(jì)后半葉開發(fā)成功了一系列糊精產(chǎn)品,但在1940年才在荷蘭和 美國(guó)實(shí)現(xiàn)大部分改性淀粉的工業(yè)化。50年代成功研制輕乙基、陽(yáng)離子淀粉等淀粉 衍生物,60到70年代研制成功多種高分子的接枝共聚物,改性淀粉在近30年 得到了高速發(fā)展,產(chǎn)品種類也在不斷增多,

10、出現(xiàn)了各種新型的改性淀粉,品種和規(guī) 格達(dá)兩千多種,如復(fù)合變性淀粉、高吸水性樹脂、可生物降解淀粉塑料等。在我國(guó), 改性淀粉開發(fā)較晚,直到上世紀(jì)60年代才開始生產(chǎn)白糊精,70年代才開始出現(xiàn) 氧化淀粉、酸變性淀粉的研究,80年代初濕法變性淀粉的研究才開始引起科技界 的重視,現(xiàn)在已研究岀300多種,其中投入工業(yè) 化生產(chǎn)的約有80種。通過對(duì)比 我們可以看出,我國(guó)的改性淀粉品種極少且多為低級(jí)產(chǎn)品,與發(fā)達(dá)的工業(yè)化國(guó)家相 比差距非常大目前,變性淀粉已應(yīng)用在各種工業(yè)中,其中應(yīng)用于造紙和紙板工業(yè)的需求最多, 占變性淀粉總用量的42.6%。氧化淀粉與原淀粉相比,氧化淀粉具有色淺、糊化溫 度低、流動(dòng)性好、糊液粘度低且

11、穩(wěn)定性高、透明度高、成膜性能好、膠粘力強(qiáng)等優(yōu) 點(diǎn)叫1.2.2淀粉的氧化機(jī)理淀粉顆粒存在結(jié)晶相和凝膠相,凝膠相易溶于水,其活性基團(tuán)容易參與化學(xué)反 應(yīng)。淀粉氧化吋主要發(fā)生以下幾種反應(yīng):葡萄糖單位c6位上輕基的氧化,c2和c3 位上的輕基的氧化,淀粉分子鏈還原端c1位上梵基的氧化,葡萄糖單元間的糖昔 鍵氧化斷裂而引起的解聚反應(yīng),不同基團(tuán)變化歷程不同。高鎰酸鉀氧化主要發(fā)生在 淀粉無(wú)定形區(qū)的c6原子上,把伯甕基氧化為竣基,而仲疑基不受影響,碳鏈不斷 開。高碘酸氧化只發(fā)生在c2、c3上,c2、c3鍵斷開,產(chǎn)生-ch0,得到雙醛淀粉。 次氯酸鈉氧化主要發(fā)生在c2、c3原子上,不但發(fā)生在無(wú)定形區(qū),而且滲透到分

12、子 內(nèi)部,并有少量的斷鏈。日2。2氧化淀粉,氧化不僅發(fā)生在淀粉分子葡萄糖殘基上cl、c2、c3和c6上的疑基上,同時(shí)可滲透到分子內(nèi)部使葡萄糖單元開環(huán)形成更 多的竣基。通常情況下,酸性條件下醛基因?yàn)樯煽s醛!、半縮醛,含量比堿性條 件下高。堿性條件下竣基含量比酸性條件下高。第二章淀粉粘合劑2.1淀粉粘合劑2. 1. 1淀粉粘合劑簡(jiǎn)介淀粉粘合劑以天然淀粉為主劑,水為溶劑,經(jīng)氧化、糊化、絡(luò)合和改性等方法 制成的環(huán)保型粘合劑、由于其原材料來(lái)源豐富、成木低、投資少、見效快、產(chǎn)品無(wú) 毒無(wú)味、粘結(jié)強(qiáng)度較高、牛產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化牛產(chǎn)等特點(diǎn),受到業(yè)內(nèi)人 員的高度重視,其應(yīng)用范圍不斷拓展,己成為各工業(yè)部門

13、和日常生活不可缺少的重 要膠種。2.1.2淀粉粘合劑的改進(jìn)近年來(lái),隨著改性技術(shù)在淀粉粘合劑制備中的應(yīng)用,這種粘合劑得到了迅速的 發(fā)展,取得了眾多研究和應(yīng)用成果。但是,淀粉粘合劑也存在著很多問題:(1) 淀粉粘合劑存儲(chǔ)不穩(wěn)定,性能易發(fā)生變化。(2) 淀粉粘合劑干燥速度慢。由于存在這些問題,還需要做了大量的實(shí)驗(yàn),研究出較好的淀粉粘合劑配比, 并針對(duì)目前淀粉粘合劑存在的問題進(jìn)行改性研究。淀粉粘合劑是以淀粉與水為主要原料經(jīng)糊化、氧化或酯化、接枝作用制成的粘 稠液體或易溶解的固體物質(zhì),根據(jù)變性方法不同,可分為糊化淀粉粘合劑、氧化淀 粉粘合劑、酯化淀粉粘合劑、接枝淀粉粘合劑。由于原淀粉相對(duì)分子質(zhì)量較大,聚

14、合度較高,流動(dòng)性及滲透性較差,用作粘合 劑時(shí)必須對(duì)淀粉的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行降解。降解方法主要有熱降解、牛物降解、酸 降解和氧化降解等,由于前三種方法存在溫度高、時(shí)間長(zhǎng)、降解率低和降解程度難 以控制等問題,因此常用氧化降解的方法來(lái)制備。因此氧化淀粉粘合劑是制備其他 改性淀粉粘合劑的基礎(chǔ)。2.2國(guó)內(nèi)外改性淀粉粘合劑的發(fā)展?fàn)顟B(tài)2. 2. 1改性淀粉粘合劑國(guó)外研究進(jìn)展對(duì)于改性淀粉粘合劑,前人在這方面的研究已經(jīng)比較深入和成熟了。1829年 萊比格(liebig)首先發(fā)表了淀粉與氧化劑次氯酸反應(yīng)的文章,1896年就有工業(yè)化 生產(chǎn)氧化淀粉的初步思路,1895年和1905年分別有了關(guān)于氧化淀粉的德國(guó)和美 國(guó)專利

15、,1934年,美國(guó)stsin hail和jordon bauer研制成功了玉米粘合劑,并 獲得了廣泛應(yīng)用。1971年,wekaley,f.b用蛋白質(zhì)與雙醛淀粉合成制得了膠合板用 的淀粉膠,該膠有良好的粘度,并口具有良好的預(yù)壓性能,壓制的板子滿足了 11膠 合板的要求1,71 o 1999年,syedh. imam等用聚乙烯醇與淀粉共混,再用六甲氧基 甲酯三聚氧胺進(jìn)行交聯(lián)所制得的粘合劑粘接強(qiáng)度和抗水性都得到了很大的改進(jìn),在 木材應(yīng)用上取得了良好的效果。hua-1 i tang等研制了以聚乙烯醇、少量的si02 和淀粉制備了可生物降解膠,其拉伸強(qiáng)度達(dá)到15. ompa,伸長(zhǎng)率超過120%備。研 究

16、發(fā)現(xiàn),si02不但沒有影響膠的生物降解性,還有化學(xué)鍵c -0 - si生成,從而 提高了其耐水性能。2. 2.2改性淀粉粘合劑國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展二十一世紀(jì)以來(lái),粘合劑和粘接技術(shù)已顯示出無(wú)比的生機(jī)和活力,其重要性與 日俱增,由于淀粉膠無(wú)毒環(huán)保、價(jià)格低廉的突出特點(diǎn),其實(shí)用性令人矚目,其廣泛 性無(wú)可限量,創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益問。俞書宏等介紹了以高鎰酸鉀 作為氧化劑,于5565°c的溫度下進(jìn)行氧化反應(yīng)制備瓦楞紙用氧化玉米淀粉粘合劑 的方法a】,其特點(diǎn)是生產(chǎn)設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單、氧化程度易控制、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、干 燥吋間短等。王飛摘等以高鎰酸鉀-緩和劑為氧化體系,采用冷制法,研究了氧化 劑用量、濃

17、度、氧化吋間等因素對(duì)產(chǎn)品性能的影響創(chuàng)。當(dāng)高鎰酸鉀濃度為4%、氧 化吋間為20min吋,所制得改性淀粉粘合劑的各項(xiàng)性能均較好。 黃可知等人采用淀粉與醋酸乙烯酯和丙烯酸異辛酯接枝共聚的方法,合成出一種具 有儲(chǔ)存穩(wěn)定性好、耐水性強(qiáng)、初粘力大和干燥速度快等優(yōu)點(diǎn)的乳液粘合劑適 合于木材等多孔性基材的粘接。陳建華!陳建平等人用淀粉、聚乙烯醇、聚醋酸乙 烯酯乳液、甲醛、鹽酸及水等制得了一種淀粉白乳膠門引。這些研究,都為國(guó)家的 淀粉粘合劑發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。2. 2.3目前研究存在的問題目前,我國(guó)原淀粉的生產(chǎn)企業(yè)較多,以玉米淀粉、馬鈴薯淀粉為主,且質(zhì)量也 已達(dá)到國(guó)際較高水平。可變性淀粉生產(chǎn)的企業(yè)較少,主

18、要集中在長(zhǎng)三角和珠三角地 區(qū)。雖近幾年來(lái),我國(guó)變性淀粉有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,但與歐美等西方發(fā)達(dá)國(guó)家相 比,技術(shù)上還有很大的差距,仍需進(jìn)一步提高。由于淀粉粘合劑的合成及應(yīng)用過程的化學(xué)變化十分復(fù)雜,有些機(jī)理至今人們尚 不十分清楚,因而在制備和應(yīng)用吋還缺乏充分的理論指導(dǎo),淀粉粘合劑制備和應(yīng)用 中存在的幾個(gè)突出問題:1) 在淀粉粘合劑制備過程中,經(jīng)常出現(xiàn)氧化反應(yīng)吋快吋慢、初粘度吋高吋低的現(xiàn)象, 產(chǎn)品質(zhì)量難以控制;2) 紙板干燥速度、紙本身的濕度、淀粉膠中水的含量、淀粉膠中水向紙板中滲透的量和外部環(huán)境對(duì)紙板干燥速度均有影響;3) 使用淀粉粘合劑所制出的紙板與使用泡花堿的相比,手感比較軟,特別是國(guó)產(chǎn)紙 做出

19、的低檔紙箱,更是如此;4) 粘合劑的儲(chǔ)存穩(wěn)定性比較差。以上問題,還有待繼續(xù)研究并解決。第三章淀粉基粘合劑的制備方法3. 1原理我國(guó)自20世紀(jì)80年代中期開始推廣淀粉粘合劑以代替水玻璃,氧化法是生產(chǎn) 淀粉粘合劑的主要方法。常用的氧化劑有次氯酸鈉、過氧化氫高鎰酸鉀等。由于過 氧化氫和其他兩種氧化劑比較,環(huán)境污染少,制備的粘合劑顏色好,流動(dòng)性好,經(jīng) 常采用。按制備溫度,淀粉粘合劑可以分為熱制法和冷制法,熱制法能量消耗大, 冷制法在常溫下進(jìn)行,但需要時(shí)間較長(zhǎng)。選用氧化劑過氧化氫,在一定溫度、ph和催化劑的條件下發(fā)生分解,釋放出 具有較強(qiáng)氧化能力的離子或新生態(tài)的0,使原淀粉鏈葡萄糖單元1位,2、3位和

20、6位碳上的輕甲基(-ch20h)部分氧化成醛基,醛基進(jìn)一步氧化成竣基(-c00h),并 且與堿性基結(jié)合形成竣酸鹽。由于這種功能基的變化,使膠與紙纖維的結(jié)合力大大 提高,也增加了粘合劑的親水性,使之易于儲(chǔ)存。另外,過氧化氫的加入還對(duì)粘合 劑有除色作用。選用燒堿為糊化劑,破壞淀粉大分子之間和分子內(nèi)原有的梵基之間 的氫鍵結(jié)合,使大分子溶脹糊化;一方面使原來(lái)緊密結(jié)合的鍵束被拆開,另一方面 使氧化淀粉中竣基變成竣酸的鈉鹽,增加了與水的親合性,從而具備良好的流動(dòng)性。 3.2制備方法3. 2. 1氧化階段在室溫條件下利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫對(duì)淀粉進(jìn)行氧化降解需要較長(zhǎng)時(shí) 間,為了縮短反應(yīng)時(shí)間,采取水浴加

21、熱催化氧化法,利用催化劑大幅度降低反應(yīng)所 需要的吋間。所用的催化劑為無(wú)水硫酸亞鐵,由于氧化能力受酸堿條件的影響, 丹2。2作為氧化劑氧化馬鈴薯淀粉,酸度越大,氧化能力越強(qiáng),但過酸會(huì)使醛基生 成縮醛、半縮醛,令竣基含量下降,偏堿有利于生成竣基,所以在氧化期間需保持 ph在9-10之間列。3. 2. 2糊化階段氧化淀粉本身不溶于水,沒有粘結(jié)能力,只有經(jīng)過糊化后方能成為粘合劑, 通過加堿糊化的方法進(jìn)行糊化。通常情況下淀粉粘合劑都是用naoh作為糊化劑。 將naoh固體加入氧化淀粉中,與淀粉中未被氧化的梵基結(jié)合破壞了部分氫鍵,使 大分子間作用力減弱,因而溶脹糊化,具有一定的流動(dòng)性和粘接力。3. 2.

22、3還原階段過量氧化劑會(huì)在以后的絡(luò)合甚至在粘合劑的儲(chǔ)存過程中起作用,導(dǎo)致淀粉膠在 使用時(shí)出現(xiàn)上膠量和粘結(jié)性能不穩(wěn)定現(xiàn)象,而且還會(huì)使膠液的顏色變深。為了消除 多余氧化劑所帶來(lái)的影響,應(yīng)在糊化完畢后加入適量反應(yīng)終止劑,終止氧化反應(yīng)的 進(jìn)行。3. 2. 4交聯(lián)階段為了增強(qiáng)淀粉粘合劑的性能,利用交聯(lián)劑把線型結(jié)構(gòu)人分子或帶支鏈的線型結(jié) 構(gòu)的小分子的淀粉進(jìn)行交聯(lián),由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)型結(jié)構(gòu)。3. 2. 5消泡和稀釋階段在生產(chǎn)及使用過程中,由于在淀粉的氧化階段產(chǎn)生大量的氣泡,影響粘合劑正 常施膠,特別是用雙氧水做氧化劑更易產(chǎn)生泡沫,這樣須加適量消泡劑進(jìn)行消泡。 消泡劑可選用硅油或磷酸三丁脂、正辛醇等。特別注意的

23、是消泡劑用量不宜過多,否則會(huì)使粘合劑表面張力降低,失去粘性,粘合強(qiáng)度也將達(dá)不到要求。最佳用量為磷酸三丁酢剩余naoh溶液硼砂溶液成品圖3-1制作流程3. 3淀粉粘合劑性能的表征萬(wàn)法淀粉粘合劑的性能表征方法包括外觀、粘度、初粘力、粘合強(qiáng)度和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。 其中外觀,可通過人的感官進(jìn)行判斷,目測(cè)有無(wú)粗顆粒和雜質(zhì),無(wú)可見的粗顆粒或 雜質(zhì)即為外觀合格,否則不合格;粘度、初粘力、粘合強(qiáng)度和儲(chǔ)存穩(wěn)定性等均需要 相關(guān)儀器進(jìn)行檢測(cè).第四章影響淀粉粘合劑性能的因素影響淀粉粘合劑性能的主要因素有氧化劑用量、水分、氧化吋間、交聯(lián)劑、反 應(yīng)溫度、催化劑用量、糊化劑用量和糊化時(shí)間等方面因素。對(duì)催化劑性能的影響主 要有粘度

24、、粘合強(qiáng)度、起毛面積和穩(wěn)定性等。下面僅對(duì)氧化劑用量、水分、氧化吋 間和催化劑用量對(duì)淀粉粘合劑的粘合強(qiáng)度和穩(wěn)定性的影響做一討論|約。4. 1氧化劑用量對(duì)淀粉粘合劑性能的影響在氧化降解過程中,采用不同的氧化劑和氧化工藝可以制成性能各異的氧化淀 粉。影響氧化降解的因素很多,下面重點(diǎn)討論一下氧化劑的用量對(duì)淀粉粘合劑性能 的影響。iiti012345m化科用q /ml圖4-1氧化劑用量對(duì)粘度的影響由圖可見,隨著氧化劑用量的增大,粘度逐漸降低,而粘合強(qiáng)度逐漸升高,但 升高到一定程度,粘合強(qiáng)度開始下降,這是因?yàn)榈矸鄯肿舆^度氧化斷裂成葡萄糖小分子, 這樣會(huì)導(dǎo)致粘合劑使用中出現(xiàn)初粘吋間長(zhǎng),開膠,干燥吋間長(zhǎng),紙板

25、倒楞,粘合劑 脆性大等一系列問題。1.00-0 俯11 012346敏化制用就ftnl圖4-2氧化劑用量對(duì)穩(wěn)定性的影響由于氧化過程中,淀粉分子的部分疑基會(huì)被氧化成醛基而有一定的防腐保存的 作用,過多雙氧水使得醛基數(shù)量減少,保護(hù)功能減弱。在30%乞。?在0. 8譏4. 8譏 范圍內(nèi),隨著氧化劑用量的增大,r-c00na 基鹽和醛基逐漸增加,粘度逐漸降低, 初粘力逐漸降低,粘合強(qiáng)度先升高后降低;在1. 61112. 4ml的范圍時(shí),各性能最 好。4. 2水分比對(duì)淀粉粘合劑性能的影響水作為反應(yīng)介質(zhì)和成品溶劑,過少則沒有足夠的濕潤(rùn)度和流動(dòng)性,過多則變稀降低了粘合劑的粘合強(qiáng)度。915011u專滋4:14

26、5:15:155:1611651水粉比圖43水分比對(duì)粘合強(qiáng)度的影響1 010-1.005-1.000-40.995 -<0.990 -0.935-»ii11i ri14: 145: 15: 155: 16: 165: 1水粉比圖4-4水分比對(duì)穩(wěn)定性的影響如圖,水不足則反應(yīng)不充分,生成的醛基較少,溶液也不穩(wěn)定;水過多則會(huì)沖 淡保護(hù)基團(tuán),降低穩(wěn)定性。4. 3氧化時(shí)間對(duì)淀粉粘合劑性能的影響9-圖4-5氧化時(shí)間對(duì)粘合強(qiáng)度的影響如圖表示氧化時(shí)間對(duì)粘合強(qiáng)度的影響,隨著時(shí)間增加,功能基團(tuán)牛成越多,但 是過度氧化則將功能基團(tuán)分解成小分子從而失去粘力。圖4-6氧化時(shí)間對(duì)穩(wěn)定性的影響由圖可知,隨著

27、氧化時(shí)間增大,出現(xiàn)的過分氧化更為嚴(yán)重,穩(wěn)定性越來(lái)越不好。 通過對(duì)氧化時(shí)間單因素實(shí)驗(yàn)可知,氧化時(shí)間應(yīng)掌握在60min,此時(shí)粘合劑性能最好。 4.4催化劑用量對(duì)淀粉粘合劑性能的影響在制備淀粉粘合劑的過程中,催化劑會(huì)誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生改變,而使化學(xué)反應(yīng) 變快或減慢或者在較低的溫度環(huán)境下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。本文中催化劑是起到使化學(xué)反應(yīng)變快的作用?,F(xiàn)考察一下催化劑屁2+對(duì)淀粉氧化的催化作用。圖4-7催化劑用量對(duì)粘合強(qiáng)度的影響上圖表明,隨著催化劑用量的增加,粘合強(qiáng)度逐漸增加,但增加到一定程度后, 粘合強(qiáng)度反而下降,當(dāng)催化劑的含量為0. lg時(shí),粘合強(qiáng)度出現(xiàn)最大。o1<10.80 -0 000 050100

28、160.200 25030hi:化劑川帛/g圖4-8催化劑用量對(duì)穩(wěn)定性的影響上圖表明,在人量淀粉分子中,硫酸亞鐵的用量會(huì)影響到雙氧水釋放0的速度,隨著催化劑的增加,生成的醛基增多,穩(wěn)定性增強(qiáng),在一定量后,過多的0 反而將醛基更快地轉(zhuǎn)化為竣基,從而降低粘合劑的穩(wěn)定性。參考文獻(xiàn)1章昌華,鄭祥淀粉類膠粘劑的應(yīng)用研究進(jìn)展中國(guó)知網(wǎng)20092張燕萍.變性淀粉制造與應(yīng)用m.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001: 1-33鄒新禧.超強(qiáng)吸水劑m.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001: 36-384張鏡吾.變性淀粉的制造!性質(zhì)及應(yīng)用j.精細(xì)化工,1992, 1: 6-125崔中敏.玉米淀粉氧化反應(yīng)機(jī)理探討j山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),1997, 12(3):113-1176 (美)r.j惠斯待勒編,楊家順,高天舜,張陸,等譯.淀粉的化學(xué)與工藝學(xué)m.北京:中國(guó)食品工業(yè)出版社,1987:1-107 君平.變性淀粉及其應(yīng)用j熱帶農(nóng)業(yè)工程,2000(2): 9-128張玉龍,王化銀,張廣玉.淀粉粘合

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