[发明专利]一种高金属粘接强度且可生物降解的TPS基热熔胶及其制备与应用

说明书

本发明属于热熔胶领域，公开了一种高金属粘接强度且可生物降解的TPS基热熔胶及其制备与应用。本发明制备方法包括以下步骤：将玉米淀粉、增塑剂、酸化剂按比例混合并静置后，置于挤出机中进行反应挤出，再经冷却、造粒得到酸化改性TPS颗粒；将酸化改性TPS颗粒与EVA树脂、增粘剂、抗氧剂、填料预混后，置于密炼机内熔融共混，经冷却、造粒即制得TPS基热熔胶。本发明制备的热熔胶不仅对纸张、无纺布有良好的粘接效果，同时拥有较高的金属粘接强度，铜片搭接粘接强度可达3.1MPa，铝带剥离强度可达627.3N/m，且具有良好的生物降解性，可应用范围广，在家具、食品、包装、造纸、卫生用品等行业中均可应用。

技术领域

本发明属于热熔胶领域，具体涉及一种高金属粘接强度且可生物降解的TPS基热熔胶及其制备与应用。

背景技术

热熔胶是一种无毒无味，粘合工艺简单、粘接基材广泛的胶粘剂。大部分商用热熔胶主要成分为石油基材料，如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA树脂)、聚酰胺、聚氨酯等，这类热熔胶的粘性主要基于共价键，存在与金属等极性基体粘接性能差、并且难以在自然界中堆肥降解的问题。随着其用量的日益增加，热熔胶在节约资源以及环境保护问题上面临着巨大挑战。

自然界中存在大量的天然多糖高分子，因本身带有丰富的极性基团而在热熔胶的制备具有潜在应用。淀粉作为一种广泛存在的天然资源具有资源丰富、价格低廉、绿色环保等优点，将淀粉以添加剂的形式用于制备热熔胶已有广泛研究。然而现有含淀粉添加的热熔胶仅适用于粘接木材、无纺布等材料，对金属材料的粘接效果欠佳。

淀粉分子间强烈的氢键作用力使得淀粉本身不具备热塑性，需要通过增塑剂增塑以及剪切场作用下破坏淀粉间氢键作用力以获得热塑性淀粉(TPS)。TPS虽具有热塑性，但由于淀粉的长链刚性结构导致TPS具有高脆性，无法实现对木材、纺织品和金属基材良好的黏附的目的。

Zhang等(RSC Adv，2014，4，41947)以预糊化玉米淀粉为原料，与聚乙烯醇(PVOH)和甘油混合制备100％可生物降解的热熔胶，其制备的热熔胶粘接强度为2.0MPa，高于普通淀粉的1.1MPa。中国专利CN110951414A采用天然的淀粉和萜烯树脂为主要原料替代了石油原料的热熔胶，并通过次氯酸钠氧化、丙烯酰胺缩聚、降冰片烷二异氰酸酯端基封闭处理等步骤对淀粉进行改性，得到胶合强度高、耐水性好、无毒的热熔胶。中国专利CN101250385A通过玉米淀粉改性和共混挤出的加工工艺，制造出生物全降解环保型热熔胶相容性良好，产物均一，具有成本低、初粘强度好并且生物全降解的优点，可广泛用于纸盒、书籍无线装订、无纺布制作等领域。中国专利CN110205066B利用淀粉与PCL共混，辅以环烷油和树脂制备改性热塑性淀粉热熔胶，所获取的热塑性淀粉热熔胶环形初粘和剥离强度均有明显提高。这些专利中，淀粉的含量均不高于50wt％，并且在金属材料的粘接性能差，未能获得实际应用。

发明内容

针对现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种高金属粘接强度且可生物降解的TPS基热熔胶的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制得的TPS基热熔胶。

本发明的再一目的在于提供上述TPS基热熔胶的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种高金属粘接强度且可生物降解的TPS基热熔胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将玉米淀粉、增塑剂、酸化剂按比例混合均匀，静置后得到混合料；

(2)将步骤(1)的混合料置于挤出机中反应挤出成型，再经冷却、造粒得到酸化改性TPS颗粒；

(3)将步骤(2)所得酸化改性TPS颗粒与乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA树脂)、增粘剂、抗氧剂、填料按比例预混合后，置于密炼机内熔融共混，经冷却、造粒后即制得TPS基热熔胶。