改性淀粉膠粘劑研究進(jìn)展

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1、改性淀粉膠粘劑研究進(jìn)展改性淀粉膠粘劑研究進(jìn)展喬治邦，顧繼友，張彥華(東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)學(xué)院，黑龍江哈爾濱150040)摘要：淀粉綠色環(huán)保，可用做膠粘劑。然而單一的淀粉膠粘劑卻存在著一些不足，如耐水性、流動(dòng)性較差，干燥速度慢。因此在一定條件下對(duì)其進(jìn)行有限度的改性，制備岀具有優(yōu)良性能的改性淀粉膠粘劑在實(shí)際生產(chǎn)中具有重要意義。本文綜述了幾種改性方法，并指出了未來的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：淀粉；膠粘劑；改性中圖分類號(hào)：TQ432.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：隨著石油資源的日益減少，國家相關(guān)法規(guī)的出臺(tái)及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，無毒環(huán)保型膠粘劑受到了

2、人們的重視。淀粉是一種無毒、可再生的天然生物大分子，價(jià)格低廉，易生物降解。淀粉膠粘劑作為環(huán)保型膠粘劑越來越受到人們的關(guān)注。然而，淀粉膠粘劑卻存在著一些不足。若對(duì)淀粉進(jìn)行適當(dāng)處理，改變其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，便可對(duì)膠粘劑的性能進(jìn)行控制［1］。1?改性機(jī)理淀粉是以葡萄糖為基本單元的高聚物［分子式:(C6H1005)n］,由通過a4糖昔鍵連接的直鏈淀粉和由a6糖昔鍵連接的支鏈淀粉組成［2?3］。分子屮含有易于發(fā)生反應(yīng)的疑基和糖昔鍵，這是制備性能優(yōu)異膠粘劑的基礎(chǔ)。大量脫水葡萄糖單元鍵接成淀粉，拜基存在于每個(gè)葡萄糖單元的C2、C3和C6±,因而在淀粉分子中

3、有大量的活性輕基，徑基產(chǎn)生的氫鍵力是淀粉膠粘劑粘結(jié)力的來源［3］。但是，輕基與水分子極易以氫鍵的形式結(jié)合,導(dǎo)致淀粉膠粘劑性能嚴(yán)重下降。2.改性方法冃前對(duì)淀粉進(jìn)行改性的方法主耍有四種：物理方法、化學(xué)方法、酶處理和基因工程［4］。2.1物理方法物理改性是通過熱、機(jī)械力、場等物理手段對(duì)原淀粉進(jìn)行改性⑸。主要處理方法有熱液處理、微波處理、電離放射線處理、超聲波處理、球磨處理、擠壓處理等。物理改性沒有引入任何有害物質(zhì)，產(chǎn)物的物化性能得到明顯改善，應(yīng)用范圍擴(kuò)大。2.2化學(xué)方法淀粉分子中含有大量的甕基和糖昔鍵，這是化學(xué)改性的基礎(chǔ)。化學(xué)改性的主要方法有

4、氧化、酯化、接枝、交聯(lián)和復(fù)合改性等。2.2.1氧化在氧化劑的作用下淀粉分子中的一些糖昔鍵發(fā)生斷裂，生成按基，進(jìn)一步氧化生成竣基。氧化劑的降解作用產(chǎn)生了低粘度高固含量的分散體,能抵抗粘度增高和凝膠，產(chǎn)生的按基與竣基增強(qiáng)了與纖維的粘合力，且使直鏈淀粉的凝沉趨向減至最低，穩(wěn)定性提高⑹。常用的氧化劑有次氯酸鈉、高猛酸鉀、過氧化物等。陳永勝等［7］以次氯酸鈉為氧化劑制備出了具有良好流動(dòng)性和成膜性的氧化淀粉糊液。林險(xiǎn)峰等⑻對(duì)不同氧化方法制得的玉米淀粉粘合劑的性能進(jìn)行了比較研究，結(jié)果表明電化學(xué)氧化法制得膠液穩(wěn)定性好，粘度易于控制。2.22酯化酯化是淀

5、粉分子中的輕基與其他物質(zhì)發(fā)生酯化反應(yīng)，生成新的官能團(tuán),并發(fā)生部分交聯(lián)，從而改善淀粉膠粘劑的性能。時(shí)君友等⑼對(duì)利用酯化玉米淀粉，合成了水性高分子■異氧酸酯(API)膠粘劑，其理化性能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，具有明顯的牛產(chǎn)可操作性。章昌華［10］等以磷酸和小麥淀粉為主要原料制備了酯化淀粉膠粘劑，考查了淀粉、磷酸用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、體系pH值對(duì)膠粘劑性能的影響。吳修利等［口］以玉米淀粉為原材料、三聚磷酸鈉為酯化劑、碳酰二胺為催化劑，半干法制備了高粘度磷酸酯淀粉，研究了pH值、碳酰二胺添加量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)磷酸酯淀粉峰值粘度的影響，并通過正交

6、實(shí)驗(yàn)確定了最佳反應(yīng)條件。2.2.3醞化醸化是淀粉分子的羥基被活性物質(zhì)取代，形成淀粉基醞。不同的醸化劑可得不同的淀粉醯產(chǎn)品，各自的性質(zhì)與用途也不相同。酉迷化的結(jié)果是使產(chǎn)品具有良好的黏度穩(wěn)定性，即使在pH較高時(shí)，醯基對(duì)也是穩(wěn)定的［3］。周中凱［12］介紹了醯化淀粉，并詳細(xì)論述了叔胺陽離子淀粉、疑甲基淀粉(CMS)、甕烷基淀粉的概念、反應(yīng)機(jī)理、生產(chǎn)方法、性質(zhì)及用途。224接枝接枝是在淀粉大分子上通過一定的方式產(chǎn)生初級(jí)自由基，使某些烯桂單體接枝到淀粉分子上，形成淀粉■高聚物分子鏈，使性能得到改善。接枝改性方法可通過控制接枝密度、接枝單體的選擇和

7、支鏈長度來調(diào)控高聚物的性能，進(jìn)而調(diào)節(jié)膠粘劑的性能［13］o接枝方法可分為三類：自由基引發(fā)法、粒子相互作用法和縮合加成法。自由基引發(fā)是最常用的，包括物理引發(fā)和化學(xué)引發(fā)兩種?；瘜W(xué)引發(fā)常用的是氧化還原反應(yīng)，主耍的引發(fā)方式有過硫酸鞍、硝酸肺鞍、高猛酸鉀等鹽引發(fā),Fenton^s引發(fā)和輻射引發(fā)［14］o王輝等［25］以過硫酸鏤為引發(fā)劑，醋酸乙烯酯為接枝單體，在水相介質(zhì)中制備了蠟質(zhì)玉米淀粉膠粘劑，探討了接枝參數(shù)對(duì)膠粘劑壓縮剪切強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明，接枝百分率和支鏈相對(duì)分子質(zhì)量均對(duì)淀粉膠粘劑的壓縮剪切強(qiáng)度有一定影響，且前者的影響較大。時(shí)君友等［16］

8、介紹了一種不含甲醛的聚乙烯醇接枝玉米淀粉膠粘劑的合成方法，探討了改性機(jī)理,對(duì)聚乙烯醇與玉米淀粉的配比、次氯酸鈉的用量、過硫酸鉀的用量等影響膠粘劑性能的因素，并對(duì)主劑與交聯(lián)劑PAPI的配比進(jìn)行了討論。結(jié)果表明