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环境友好型淀粉胶粘剂的合成与应用

作　者: 李慧连
导　师: 刘国军
学　校: 大连工业大学
专　业: 材料学
关键词: 木材胶粘剂环境友好玉米淀粉粘度胶合强度耐水性
分类号: TQ432.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文主要针对甲醛系胶粘剂释放有毒气体、污染环境的问题，研究开发无毒环保的天然高分子胶粘剂。本文主要是以玉米淀粉为原料，通过对淀粉的氧化变性工艺研究进行低分子化处理，并针对淀粉胶粘剂湿胶接强度差的缺陷，采用外加交联剂和改性剂等化学改性手段，减少淀粉胶粘剂体系中羟基的数目，引入其它活性基团，提高了淀粉胶粘剂的耐水性能和胶接性能，满足了II类胶合板的应用要求。研究中首先对淀粉的变性工艺进行探讨，选用过硫酸铵作为氧化剂，得到一种粘度适中并具有一定氧化程度的氧化淀粉，并用红外光谱法和X-射线衍射法对氧化淀粉进行了分析。通过实验确定了较优的工艺条件为：淀粉悬浮液浓度为15%(wt)，反应温度为70℃，反应时间为3h，过硫酸铵用量为淀粉干基质量的5%，聚乙烯醇用量为淀粉干基质量的3%。在确定氧化工艺的基础上，研究了淀粉胶粘剂的制备条件。通过考察热压温度、时间、压力三个影响因素，确定了该胶的最佳热压工艺条件。最佳的热压工艺参数为：热压温度120℃、热压压力1.2MPa，热压时间15min。考察了交联剂和催化剂用量对胶合强度的影响。同时还考察了含有不同官能团、不同玻璃化温度的聚丙烯酸酯乳液以及乳液的用量对淀粉胶粘剂干、湿胶合强度的影响。结果表明，交联剂用量为淀粉干基质量的10%，催化剂用量为淀粉胶粘剂总量的3%，选用含有羧基和环氧基复合官能团的乳液，玻璃化温度为10℃，用量为淀粉干基质量的30%，滑石粉添加量占淀粉干基质量的1/3，得到的淀粉胶粘剂的胶合强度效果最佳。综上所述，采用玉米淀粉为原料来源充分，价格便宜，并且制备的淀粉基木材胶粘剂具有优良的性能，因此在木材工业中具有很好的推广价值和市场前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章文献综述  10-28
  1.1 本论文的学术背景及选题意义  10-11
  1.2 木材胶粘剂的发展动态  11-14
    1.2.1 木材胶粘剂的现状  11-12
    1.2.2 木材胶粘剂的发展  12-14
  1.3 淀粉基木材胶粘剂的发展状况  14-26
    1.3.1 淀粉的化学基础  14-21
      1.3.1.1 淀粉的分子结构  14-19
      1.3.1.2 淀粉的颗粒结构  19-20
      1.3.1.3 淀粉的糊化  20
      1.3.1.4 淀粉的变性  20-21
    1.3.2 淀粉用作木材胶粘剂的局限性  21-23
      1.3.2.1 耐水性差  21-22
      1.3.2.2 贮存稳定性差  22
      1.3.2.3 其它方面  22-23
    1.3.3 淀粉用作木材胶粘剂的研究现状  23-26
      1.3.3.1 改善胶合强度和耐水性  23-24
      1.3.3.2 改善贮存稳定性  24
      1.3.3.3 改善流动性  24-25
      1.3.3.4 其它改性方法  25-26
  1.4 本论文的主要工作  26-28
    1.4.1 本文的研究目标  26
    1.4.2 主要关键技术问题  26
    1.4.3 本文的研究内容  26-27
    1.4.4 本文的研究特色和创新点  27-28
      1.4.4.1 研究特色  27
      1.4.4.2 创新点  27-28
第二章实验部分  28-35
  2.1 实验用原材料及化学试剂  28-29
    2.1.1 实验原材料  28
    2.1.2 化学试剂  28-29
  2.2 主要设备及仪器  29-30
  2.3 淀粉胶黏剂的制备  30-31
    2.3.1 氧化淀粉的制备  30-31
    2.3.2 样板的压制工艺  31
  2.4 性能测试及表征  31-35
    2.4.1 外观  31
    2.4.2 pH 值  31
    2.4.3 粘度  31
    2.4.4 固体含量  31-32
    2.4.5 饱和吸水率的测定  32
    2.4.6 防腐性能的测定  32
    2.4.7 胶合强度的测定  32-33
    2.4.8 红外光谱分析  33-34
    2.4.9 X-射线衍射分析  34-35
第三章结果与讨论  35-61
  3.1 玉米淀粉变性工艺实验研究  35-48
    3.1.1 氧化剂的选择  35-36
    3.1.2 淀粉的氧化机理  36-38
      3.1.2.1 过硫酸铵在水溶液中的热分解机理  36-37
      3.1.2.2 过硫酸铵对淀粉的氧化机理  37-38
    3.1.3 各单因素对氧化淀粉胶粘剂粘度的影响  38-44
      3.1.3.1 淀粉用量对粘度的影响  38-39
      3.1.3.2 反应温度对粘度的影响  39-40
      3.1.3.3 反应时间对粘度的影响  40-41
      3.1.3.4 氧化剂用量对粘度的影响  41-42
      3.1.3.5 还原剂用量的影响  42-43
      3.1.3.6 NaOH 用量的影响  43-44
      3.1.3.7 稳定剂的影响  44
    3.1.4 贮存稳定性  44-45
    3.1.5 氧化淀粉的分析与表征  45-48
      3.1.5.1 红外光谱分析  45-47
      3.1.5.2 X-射线衍射分析  47-48
  3.2 淀粉胶粘剂的制备及性能研究  48-59
    3.2.1 热压工艺研究  48-52
      3.2.1.1 热压温度的影响  49-50
      3.2.1.2 热压时间的影响  50-51
      3.2.1.3 热压压力的影响  51-52
    3.2.2 制胶条件的研究  52-59
      3.2.2.1 交联剂的影响  52-53
      3.2.2.2 催化剂的影响  53-54
      3.2.2.3 成膜助剂的影响  54-58
      3.2.2.4 无机填料的影响  58-59
      3.2.2.5 防腐剂的影响  59
  3.3 淀粉胶粘剂性能指标  59-61
第四章结论  61-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
附录攻读研究生期间发表论文及其他成果  66

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