[发明专利]一种热固型人造板淀粉胶粘剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热固型人造板淀粉胶粘剂及其制备方法，属于胶粘剂制备技术领域。本发明以淀粉为主原料，酸解之后，采用半连续种子乳液聚合法进行制备。通过对预糊化温度、引发剂添加时间、交联单体添加量、交联单体滴加速度和交联单体分散液浓度的精准控制，合理地控制了交联单体的反应程度，省去滴加共聚单体的步骤。同时极大幅度缩短了反应时间，减少了石油单体用量，简化了复杂的反应步骤，将淀粉占总固含量的比例从40％提高至75％以上，降低了淀粉胶黏剂的成本。本发明的胶粘剂耐水性好、内聚力强，所制造的人造板各项性质超过Ⅱ类人造板的标准，适合大量生产并广泛用于热压型木材装饰、人造板、胶合板的粘结。

技术领域

本发明涉及一种热固型人造板淀粉胶粘剂及其制备方法，属于胶粘剂制备技术领域。

背景技术

随着建筑、装修装潢的发展，我国消费市场对木制品需求量大大增加。但是我国人均占林面积少，因此以其他非木材植物为原料制备的人造板就成了解决木材紧缺的优良途径。市面上的人造板大都采用热压工艺生产，使用具有热固特性的“三醛”系列的胶粘剂，生产效率较高，但是胶粘剂原料不可再生，且甲醛等有害气体释放对环境存在不利影响。

淀粉是自然界含量极其丰富的生物大分子，来源广泛，价格低廉，绿色环保可再生，粘结、成膜性能好，制作胶粘剂操作简单。因此，淀粉基木材基胶粘剂成为现今的一大发展趋势。虽然热压型人造板可以大大提高人造板的生产效率，但是粘接的胶粘剂也用于有较好的热固特性。此外，市场对人造板的要求也越来越严格，对胶粘剂的耐水性也有了很高的要求。针对上述对胶粘剂的性能要求，本研究团队之前制备了热固型淀粉胶粘剂，其在储藏稳定性、干强度等方面都已达到了较理想的效果，但是其工艺流程涉及同时滴加接枝共聚单体和交联单体，反应控制要求较高，反应时间较长，且单体用量和淀粉所占比例仍有进一步改进的空间。因此，进一步改善此类淀粉胶粘剂，缩短反应时间、提高淀粉比例、降低单体用量，有助于推动该类胶粘剂的更广泛的应用。

发明内容

为了使得淀粉胶粘剂的制备流程更加简便快捷以及工艺稳定，本发明对对接枝共聚的机理，以及预糊化温度、引发剂添加时间、交联单体添加量、交联单体滴加速度和交联单体分散液浓度五个关键步骤的控制进行了大量的探究，制备得到耐水性符合Ⅱ类胶合板的人造板淀粉胶粘剂，相比之前的研究，并将淀粉占总固含量的比例从40％提高至75％以上，大幅降低了成本。

本发明以淀粉为原料，采用的交联单体是具有聚合性质的双键和缩合性质的羟甲基的单体，将交联单体在接枝反应结束后加入，通过控制引发剂和交联单体的加入速度，使待交联体系处于饥饿状态，提高单体共聚率，降低均聚率。同时，由于本发明采用的交联单体高温交联固化速度非常快，为防止过度交联导致体系黏度过大或凝胶，需在预乳液中先加入接枝单体，接枝单体可以通过与淀粉共聚后产生空间位阻，极大程度的降低淀粉与交联单体的反应速率。但是接枝单体并不是越多越好，适度的接枝共聚反应即可有效增加淀粉空间位阻，从而可以节省掉原有的滴加接枝单体反应的时间并降低成本。

本发明的反应机理是：通过添加的接枝单体形成线型聚合物以增加淀粉与交联单体的空间位阻，为了降低交联单体的均聚反应导致反应效率下降以及单体与淀粉暴聚的问题，初步接枝完毕再加入交联单体将线型聚合物进一步形成大分子聚合物，在热压工艺下会进一步交联形成大分子网状结构，大大提高淀粉胶粘剂的耐水性和结合强度。接枝过程是在预乳液加入同时完成的，不仅为了提高反应的均一性，降低反应粘度，其最重要的作用就是通过引发剂发生自由基反应，从而与淀粉反应变成线性聚合物，在C6位置与羟基反应使侧链基团变大，结构更复杂，进而增加其与交联单体反应的空间位阻，降低了交联单体与淀粉的反应速率，避免了凝胶现象的发生，使交联单体可以缓慢的与淀粉聚合物反应，避免交联单体在淀粉的活性羟基上迅速共聚进而导致局部粘度过大造成凝胶的可能性。

本发明在关键控制点方面，针对如下控制点进行精准控制：

①预糊化温度，预糊化温度不超过85℃。如果预糊化温度过高，则会导致淀粉暴露过多反应位点，从而使预乳液中的接枝单体不能有效的增加淀粉分子的空间位阻，在交联单体滴加时则易凝胶。