乙酰淀粉填充水性高分子异氰酸酯胶粘剂研制及HSP表征

摘要

随着我国人民生活水平的提高,人们对木制品的需求量不断的增加,对木制品质量的要求越来越高,无毒无害高品质的木制品将成为木材行业发展的必然趋势。传统的三醛胶存在甲醛释放问题。因此,采用原料丰富、可再生资源如淀粉,作为原料开发新的环保型木材胶粘剂,将变得越来越必要,也将成为胶粘剂领域研究的重点。上个世纪70年代,开发了水性高分子异氰酸酯胶粘剂(API胶),一种非甲醛系胶粘剂,彻底解决了甲醛释放问题,但API胶存在活性期短、成本高等缺陷。因此,本论文目的在于开发一种新型环保的API胶粘剂,以降低API胶的成本、延长其活性期。
　　 本论文主要研究内容包括:以玉米淀粉为主要原料,通过用干法,超声波法,微波法三种方法制备乙酰淀粉,测定了不同的投料比对取代度的影响,确定了一种低成本合成乙酰淀粉的方法。以聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液、聚醋酸乙烯酯-N,N-羟甲基丙烯酰胺(PVAc-NAM)共聚乳液为主要成分,以乙酰淀粉为填料,多苯基多异氰酸酯(PAPI)为交联剂,合成水性高分子异氰酸酯胶粘剂。为了增强乳液的耐水性,本实验对乳液进行了共混改性,加入了乙酰淀粉为填料,制备了API胶的主剂,通过对主剂的研究,发现其耐水性得到了增强。对干燥后的主剂进行了热重分析,结果显示:主剂的热稳定性提高了,而主剂乳液性能较为稳定。
　　 研究了影响水性高分子异氰酸酯胶粘剂强度的因素,主要包括:主剂乳液类型、PAPI类型及用量、催化剂用量、填料的类型、乙酰淀粉添加量、取代度及粒度。最终确定选用性能较好的改性PVAc-NMA乳液,以取代度为2.53的乙酰淀粉为填料,添加量为30％制备主剂,选用自制的改性PAPI为固化剂,添加量为12％,催化剂用量为API胶总量的1.2％-1.5％。
　　 研究了胶合板热压工艺对剪切强度的影响。通过对热压时间、热压温度的研究,发现它们对剪切强度有显著的影响。实验确定最佳热压温度为120℃,热压时间为3min。对胶合板甲醛释放量的测试,甲醛释放量仅为0.014mg·L-1,低于GBl8580-2001的限定值。
　　 对合成的乙酰淀粉进行了傅利叶红外、氢核磁共振和碳核磁共振表征,且通过核磁共振法计算得到乙酰淀粉的乙酰基取代度为2.49。用反相气相色谱表征了乙酰淀粉溶度参数,对水性高分子异氰酸酯胶粘剂主剂热重分析,数据表明高取代度乙酰淀粉能够更有效的提高API主剂的耐热性能。同时,引入一种新的方法一汉森溶度参数(HSP)法,用于表征水性高分子异氰酸酯胶粘剂及其组分的溶度参数。