合成树脂胶黏剂特别是UF和PF胶黏剂的诞生极大地促进了人造板工业的发展,但同时也带来了游离甲醛污染环境的问题。为使人造板产品满足环保要求,必须降低或消除胶黏剂中的游离甲醛,解决甲醛释放造成的毒害。淀粉胶黏剂是一类应用范围最广、使用量最大的天然高分子胶黏剂,在纺织、造纸、医药、食品、包装纸箱、瓦楞纸板等行业大量应用,但由于其耐水性较差,在木材工业领域中无法与合成树脂胶黏剂抗争而遭到冷遇。近年来,由于淀粉胶黏剂有无毒、适应环保要求的突出特性,重新引起人们的重视,许多专家致力于通过化学改性方法提高其耐水性能的研究,使之能够应用于木材工业。
1 淀粉胶黏剂改性的理论依据从理论上分析,淀粉胶黏剂耐水性差与其分子结构密切相关。淀粉颗粒是由小部分的直链淀粉和大部分的支链淀粉组成,但不论是直链淀粉还是支链淀粉,其高聚物大分子都是由葡萄糖单位(C6H10O5)通过糖苷键(C—O—C)以8OO~3 000不等的聚合度聚合而成。在每个葡萄糖单位的C2、C3和C6上各有一个羟基(一OH),因而在一个淀粉链状高聚物分子上就有成千上万个羟基,而每个淀粉颗粒又是由数不清的直链淀粉和支链淀粉分子链以结晶区和不定形区的形式交织组成,因此,淀粉胶黏剂中羟基的数目是以一个很大数量级来计数的,淀粉胶黏剂的黏接力正是来源于为数众多的羟基产生的氢键结合力。由于羟基极易与水分子以氢键形式结合,它对被胶接材料的吸附容易被水所解吸,由此导致了淀粉胶黏剂的胶合强度易受到严重的破坏。化学改性可提高淀粉胶黏剂的耐水性,其原理是将适当的化学试剂通过氧化、缩聚、交联等方法,向胶液体系中导入其它活性基团,如:醛基(一CHO)、羧基(一COOH)、酰胺基(一CONH )、异氰酸酯基(一NCO)等。在胶黏剂的固化过程中,这些活性基团交联缩合反应生成牢固的亚甲基键、氨酯键和脲键等耐水化学键,形成结构紧凑的网状骨架,阻止
2 制胶工艺与配方设计2.1 试验材料玉米淀粉 山东诸城兴贸玉米开发有限公司产的一级工业玉米淀粉,100目筛通过率≥99.5%。单板马尾松材旋切单板,取自三明胶合板厂,规格300 mm×300 mm×1.3 mm,含水率8%~10%。化学试剂 次氯酸钠(NaOC1)溶液,分析纯,含有效氯2.8%,广东西陇化工厂生产;聚乙烯醇(PVA),工业级1799型,山西洪洞三维公司生产;丙烯酰胺与甲苯二异氰酸酯(TDI),均为化学纯,上海化学试剂公司生产。2.2 制胶工艺首先采用适度氧化降解方法对玉米淀粉原料进行低分子化处理,再在稳定剂PVA存在的条件下,使其与丙烯酰胺自由基聚合的高分子预聚体发生缩聚反应,生成具有初步网状结构的水性高分子聚合物作为主剂,在调胶阶段按适当的比例加入经过端基封闭处理的TDI。该胶应用于木材工业生产,在热压时由于温度的作用,活性极强的异氰酸酯基解封,与淀粉胶黏剂主剂中和木材物质中的各种活性基团进行交联反应,使淀粉胶黏剂的胶接性能及耐水性发生质的变化,既可以满足Ⅱ类胶合板的质量要求,同时保证胶合板无有害气体释放。