專利名稱：一種淀粉基膠黏劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及膠黏劑技術領域，尤其涉及一種粘結力強、綠色環保、 價格低廉的淀粉基膠黏劑的制備方法。
技術背景水性膠黏劑是以水為分散介質，無嗅、無污染，是環境友好膠黏 劑。但是隨著石油等不可再生資源的枯竭，原油價格持續上漲，合成 聚氨酯的生產成本日益增高。同時水性聚氨酯還存在內聚能低于極性 基材，粘附力不強等問題。而淀粉富含極性基團，其分子結構與竹、 木材中的纖維素結構極為相似，因此和木材、紙張等有著很強的粘附 力，并且淀粉為綠色可再生資源，價格低廉。此外，傳統的酚醛、脲醛等膠黏劑有毒有污染，粘接后制得的家 具等均大量釋放甲醛等有害物質，嚴重污染環境。因此，我們需要研究開發一種新型綠色環保的膠黏劑替代傳統酚 醛、脲醛等膠黏劑，從而可以提高農產品附加值，打造綠色經濟，實 施可持續發展戰略。 發明內容本發明的目的在于針對現有技術存在的問題，提供一種淀粉基膠 黏劑的制備方法，該制備方法采用水性聚氨酯預聚體的強活性和淀粉 發生交聯反應，能夠有效地調控兩者的比例，并進一步控制膠黏劑的濃度、粘度以及粘結強度，從而以簡單的制備工藝、低廉的成本得到粘結力強、綠色環保的膠黏劑。本發明的上述目的是通過以下技術方案解決的 一種淀粉基膠黏劑的制備方法，其特征在于包含以下步驟(1) 用不同分子量的多元醇與異氰酸酯通過一歩法制備得到水 性聚氨酯預聚體；(2) 淀粉經高溫加熱得到糊化淀粉或室溫下經氧化劑氧化得到 氧化淀粉；(3) 將上述預聚體在水體系中分散后，與上述糊化淀粉或氧化淀粉通過化學交聯反應形成乳狀膠黏劑即得。步驟(1)中多元醇為聚乙二醇、聚丙二醇、聚已內酯二醇、聚酯二醇；異氰酸酯為芳香族異氰酸酯、脂肪族異氰酸酯；異氰酸酯與 多元醇的比例范圍是，按摩爾比，異氰酸酯:多元醇(既NCO:OH) =1:1 2:1。步驟(2)中糊化淀粉的糊化溫度為8CTC;制備氧化淀粉的氧化劑為雙氧水、高錳酸鉀等。步驟(3)中的化學交聯反應條件為溫度為20 8(TC。 上述淀粉基膠黏劑的制備是在普通的玻璃反應釜中進行反應操 作的。本發明得到的淀粉基膠黏劑，其中淀粉的固含量為50% 90%， 水性聚氨酯預聚體的固含量為5% 45%。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果l.本發明采用水性聚氨酯預聚體的強活性和淀粉發生交聯作用，從而能有效地調控兩者 的比例，并進一步控制膠黏劑的濃度、粘度以及粘接強度。2.普通的 淀粉膠黏劑耐水性較差，不適合于在室外條件下使用或者高濕度條件 下使用，而本發明的膠黏劑復合有水性聚氨酯預聚體，在高的相對濕 度條件下，其吸水率僅在5%左右，防水性能大大提高。3.本發明的 膠黏劑因復合有水性聚氨酯預聚體，所以較單一的淀粉相比增加了氨 基、羧基、醛基等活性基團，從而使粘接極性材料的強度得到很大地提高。4.與傳統的水性聚氨酯膠黏劑相比，本發明的膠黏劑的制備方法簡單，成本低廉，產品綠色環保對環境無污染，可用于農業、化工、 食品、家具等多種領域。
具體實施方式
為了更好地理解本發明，以下結合實施例對本發明進行進一步說 明，但是本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。 實施例1將聚乙二醇和異氰酸酯(TDI)按NCO:OH=1.5:l的摩爾比通過 一步法制備得到水性聚氨酯預聚體，預聚體在水體系中分散后，與糊 化淀粉按不同的比例在5(TC下進行化學交聯反應，最后得到不同濃 度的膠黏劑。實施例2將聚丙二醇和異氰酸酯(HDI)按NCO:OH4:l的摩爾比通過一 步法制備得到水性聚氨酯預聚體，預聚體在水體系中分散后，與糊化淀粉按不同的比例在20。C下進行化學交聯反應，最后得到不同濃度 的膠黏劑。實施例3將聚酯二醇和異氰酸酯(TDI)按NCO:OH=1.7:l的摩爾比通過 一步法制備得到水性聚氨酯預聚體，預聚體在水體系中分散后，與糊 化淀粉按不同的比例在6(TC下進行化學交聯反應，最后得到不同濃 度的膠黏劑。實施例4將聚己內酯二醇(PCL)和異氰酸酯(IPDI)按NCO:OH二2:l的摩爾比通過一步法制備得到水性聚氨酯預聚體，預聚體在水體系中分 散后，與糊化淀粉按不同的比例在7(TC下進行化學交聯反應，最后 得到不同濃度的膠黏劑。 實施例5將聚己內酯二醇(PCL)和異氰酸酯(IPDI)按NCO:OH=1.2:l的摩爾比通過一步法制備得到水性聚氨酯預聚體，預聚體在水體系中 分散后，與氧化淀粉按不同的比例在4(TC下進行化學交聯反應，調 節水性聚氨酯預聚體和氧化淀粉的比例最后得到不同濃度的膠黏劑。 實施例6將聚乙二醇和異氰酸酯(TDI)按NCO:OH-1.5:l的摩爾比通過 一步法制備得到水性聚氨酯預聚體，預聚體在水體系中分散后，與氧 化淀粉按不同的比例在5(TC下進行化學交聯反應，調節水性聚氨酯 預聚體和氧化淀粉的比例最后得到不同濃度的膠黏劑。實施例7將聚丙二醇和異氰酸酯(IPDI)按NCO:OH-13:l的摩爾比通過 一步法制備得到水性聚氨酯預聚體，預聚體在水體系中分散后，與氧 化淀粉按不同的比例在8(TC下進行化學交聯反應，調節水性聚氨酯 預聚體和氧化淀粉的比例最后得到不同濃度的膠黏劑。比較例1由實施例1和實施例6分別得到分別含糊化淀粉和氧化淀粉的膠 黏劑，經過力學性能測試發現，相同淀粉含量的膠黏劑在搭接木板的 剪切實驗中，前者的拉伸剪切強度要低于后者，后者的可達到3.0 4.2MPa。可見改性后的淀粉可以有效提高粘接效率。
權利要求
1、一種淀粉基膠黏劑的制備方法，其特征在于包含以下步驟(1)將多元醇與異氰酸酯混合制備得到水性聚氨酯預聚體；(2)淀粉經高溫加熱得到糊化淀粉或室溫下經氧化劑氧化得到氧化淀粉；(3)將上述預聚體在水體系中分散后，與上述糊化淀粉或氧化淀粉通過化學交聯反應形成乳狀膠黏劑即得。
2、 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中多 元醇為聚乙二醇、聚丙二醇、聚已內酯二醇、聚酯二醇；異氰酸酯為 芳香族異氰酸酯、脂肪族異氰酸酯。
3、 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中異 氰酸酯與多元醇的比例范圍是，按摩爾比，異氰酸酯:多元醇=1:1 2:1。
4、 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中的 化學交聯反應的溫度為20 80°C 。
5、 一種淀粉基膠黏劑，其特征在于是由權利要求1所述制備方 法制備得到。
全文摘要
本發明涉及一種淀粉基膠黏劑及其制備方法，該淀粉基膠黏劑是采用按摩爾比，將不同分子量的多元醇與異氰酸酯以異氰酸酯∶多元醇＝1∶1～2∶1的比例范圍，通過一步法制備得到水性聚氨酯預聚體，上述預聚體在水體系中分散后，與糊化淀粉或氧化淀粉通過化學交聯反應形成乳狀膠黏劑即得。本發明的淀粉基膠黏劑制備方法簡單、成本低廉，制備得到的淀粉基膠黏劑具有粘接強度高，適用于竹、木材、紙張等的粘結，及力學性能好、耐水性和耐老化性優良、綠色環保可生物降解等特點，可廣泛用于農業、化工、食品、家具等領域。
文檔編號C09J103/04GK101215451SQ20071003283
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月26日 優先權日2007年12月26日
發明者劉大剛 申請人:華南農業大學