專利名稱：木工用淀粉強(qiáng)力粘合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粘合劑類。
木工用粘合劑，自古以來(lái)我國(guó)主要使用皮(骨)膠。由于它使用前需要臨時(shí)熬制，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且夏季有異味，冬季易凝膠，使用起來(lái)很不方便，但由于它價(jià)格便宜，目前農(nóng)村許多地方仍然在使用。八十年代，我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)聚醋酸乙烯乳液(白乳膠)，由于它粘接強(qiáng)度大，使用方便，應(yīng)用范圍廣，很快在全國(guó)得到推廣。但是由于它價(jià)格較高，耐低溫性能差，使它的普遍應(yīng)用受到了一定的限制。
淀粉粘合劑使用歷史悠久。由于它無(wú)毒性，制備工藝簡(jiǎn)單，原料來(lái)源豐富，成本低廉，廣為人們所使用。但是它粘接強(qiáng)度低，貯存時(shí)間短，故此都是用于粘接紙制品和布纖維。
能否在淀粉粘合劑中加入一些物質(zhì)加以改性用于粘接木材？早在1954年，美國(guó)專利(U.S.P 2680078)就介紹了一種以淀粉為主要原料，用于粘接木材的粘合劑。該發(fā)明的不足在于①粘接強(qiáng)度小，粘接木材干燥后不能達(dá)到破木的要求。②無(wú)流動(dòng)性，使用不方便，初粘力差。③貯存期短，加蓋密封后也只能放置一個(gè)多月就開(kāi)始凝膠了。
基于以上種種原因，本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種效果良好，可廣泛應(yīng)用的木工用淀粉粘合劑。它粘接力強(qiáng)，干燥后可以達(dá)到破木的要求；它流動(dòng)性好，可以用刷子涂刷，它貯存穩(wěn)定性好，貯存三年后仍有很大的流動(dòng)性，且粘接強(qiáng)度不變；它無(wú)毒元?dú)馕?，初粘力大，干燥快，使用方便，原料易得，價(jià)格便宜，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的木工用粘合劑。
本發(fā)明可以通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)在反應(yīng)釜中，通過(guò)攪拌機(jī)，按照一定順序，依次加入水、淀粉、氧化劑、糊化劑、絡(luò)合劑、粘接強(qiáng)度改進(jìn)劑，抗凝膠劑等，在常溫下反應(yīng)8個(gè)小時(shí)即得本發(fā)明產(chǎn)品。
本發(fā)明中的淀粉主要是指植物的根塊淀粉，如紅薯淀粉，土豆淀粉或木薯淀粉等。因?yàn)檫@些淀粉分子中的支鏈較多，水溶性好，糊化后粘度大，初粘力好，粘接力強(qiáng)。
本發(fā)明中的粘接強(qiáng)度改進(jìn)劑是指氯丁膠乳液和聚醋酸乙烯乳液。純紅薯淀粉粘合劑的粘度大，初粘力好，粘接效果不錯(cuò)，但粘接木材還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，它不能達(dá)到破木的要求，而且貯存期短，易凝膠。把有機(jī)高分子乳液與紅薯淀粉粘合劑共混，達(dá)到改性的目的，收到了較好的效果。常用的高分子樹(shù)脂乳液有丙烯酸乳液、苯丙乳液、氯丁膠乳液、天然橡膠乳液、環(huán)氧樹(shù)脂乳液、聚氨酯乳液、聚醋酸乙烯乳液等。根據(jù)共混后粘合劑的粘接強(qiáng)度、穩(wěn)定性，成本、原料來(lái)源，有無(wú)毒性，綜合考慮的結(jié)果，分別實(shí)驗(yàn)、采用正交法、優(yōu)選處理，最后確定為氯丁膠乳液和聚醋酸乙烯乳液。這兩種高分子乳液分子規(guī)正，內(nèi)聚力大，粘接強(qiáng)度大，分子鏈節(jié)與淀粉粘合劑鏈節(jié)比較相似，相溶性好，共混后穩(wěn)定性好，性質(zhì)可以相互補(bǔ)充，使淀粉粘合劑的粘接強(qiáng)度有較大的改進(jìn)。
本發(fā)明中的氧化劑是指過(guò)氧化氫，也可以用高錳酸鉀，或次氯酸鈉等。KMnO4氧化能力強(qiáng)，用量少，還原產(chǎn)物具有淺棕色，氧化程度易控制；NaClO溶液成本低，原料來(lái)源豐富，使用方便；H2O2性能穩(wěn)定，無(wú)色，價(jià)格適中。
本發(fā)明中的糊化劑是指燒堿，也可以用加熱糊化的方法。糊化可使淀粉分子潤(rùn)脹，水化、變成可流動(dòng)的粘稠狀液體，它的粘性可以把兩個(gè)被粘物吸附在一起，增加了淀粉粘合劑的初粘性能，從而達(dá)到最佳粘接強(qiáng)度。
本發(fā)明中的絡(luò)合劑是指硼砂。硼砂可與淀粉分子相互絡(luò)合，絡(luò)合后的淀粉粘合劑的粘接強(qiáng)度更大了。但是硼砂的使用量必須嚴(yán)格控制。使用量小了起不到作用，使用量大了，會(huì)使淀粉凝膠，只有在一個(gè)很小的范圍內(nèi)才有最佳效果。
本發(fā)明中的抗凝膠劑是指尿素。淀粉粘合劑最大的缺點(diǎn)是易凝膠，這是因?yàn)樵诘矸壅澈蟿┓肿又写嬖谟性S多羥基，這些羥基相互親和力比較大，存放的時(shí)間長(zhǎng)了，這些羥基會(huì)慢慢靠的更近而導(dǎo)致凝膠。要想淀粉粘合劑不凝膠，就必須加入能與淀粉粘合劑中的羥基相互作用的物質(zhì)，例如尿素。尿素分子中的氧和氮原子的電負(fù)性比較大，它們可與淀粉粘合劑分子中的羥基相互作用而阻止凝膠現(xiàn)象的發(fā)生。
木工用淀粉強(qiáng)力粘合劑的配方(重量百分比)如下淀粉 10～30氧化劑 1～10
糊化劑 5～15碳酸氫鈉 0.1～5硼砂 1～5粘接強(qiáng)度改進(jìn)劑 1～10抗凝膠劑 0.1～5水 20～50工藝過(guò)程取水加入碳酸氫鈉和氧化劑，攪拌使完全溶解，加入淀粉，攪拌氧化30分鐘左右，冬季溫度低，氧化的時(shí)間長(zhǎng)些，夏季溫度高，氧化的時(shí)間短些。加入糊化劑，糊化一個(gè)小時(shí)左右，冬季糊化的時(shí)間長(zhǎng)些，夏季糊化的時(shí)間短些。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)調(diào)動(dòng)呈拉絲狀時(shí)，停止糊化，加入硼砂絡(luò)合，加入粘接強(qiáng)度改進(jìn)劑改性，加入抗凝膠劑，攪拌30分鐘反應(yīng)8個(gè)小時(shí)，測(cè)粘度，達(dá)到要求后包裝、密封、備用。
技術(shù)指標(biāo)外觀 質(zhì)地均勻，淺棕色粘稠狀液體。
固含量55％粘度 8.4Pa·S剪切強(qiáng)度 6.6MPa貯存期＞1年。
實(shí)施例1.
配方(重量百分比)紅薯淀粉 25H2O2(30％) 5NaOH 10NaHCO32硼砂 2氯丁膠乳液 5聚醋酸乙烯乳液 5尿素 3
水 43工藝過(guò)程取水加入NaHCO3和H2O2，攪拌使完全溶解，加入紅薯淀粉，攪拌均勻，氧化30分鐘左右，加入NaOH溶液，糊化一個(gè)小時(shí)左右，加入硼砂絡(luò)合，加入尿素，氯丁膠乳液，聚醋酸乙烯乳液，攪30拌分鐘，反應(yīng)8個(gè)小時(shí)，測(cè)粘度，達(dá)到要求后包裝、密封、備用。
實(shí)施例2配方(重量百分比)紅薯淀粉 30H2O2(30％) 8NaOH 8NaHCO31硼砂 1尿素 2氯丁膠乳液2聚醋酸乙烯乳液5水43工藝過(guò)程取水加入紅薯淀粉，攪拌均勻，加入NaHCO3和H2O2，攪拌均勻，氧化30分鐘左右，加入NaOH溶液糊化一個(gè)小時(shí)，加入硼砂絡(luò)合，加入尿素，氯丁膠乳液，聚醋酸乙烯乳液，攪拌30分鐘，反應(yīng)8個(gè)小時(shí)，測(cè)粘度，達(dá)到要求后包裝、密封、備用。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明的特征于，以淀粉為主要原料，在一定溫度下經(jīng)過(guò)氧化、糊化、絡(luò)合、粘接強(qiáng)度改性，抗凝膠處理，制得粘稠度適中，適合于木工使用的粘合劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，淀粉主要是指紅薯淀粉或土豆淀粉，或木薯淀粉等值物的根塊淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，氧化劑是指過(guò)氧化氫、或次氯酸鈉，或高錳酸鉀等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，糊化是指氫氧化鈉糊化，或加熱糊化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，在淀粉粘合劑中加入了粘接強(qiáng)度改進(jìn)劑，抗凝膠處理劑。
6.本發(fā)明的特征還在于具有下列組成(重量百分比)淀粉 10～30氧化劑 1～10糊化劑 5～15碳酸氫鈉 0.1～5硼砂 1～5粘接強(qiáng)度改進(jìn)劑 1～10抗凝膠劑 0.1～5水 20～50
全文摘要
本發(fā)明以紅薯淀粉為主要原料，在一定溫度下，經(jīng)過(guò)氧化、糊化、絡(luò)合，粘接強(qiáng)度改性，抗凝膠處理、制得粘稠度適中，適合木工使用的粘合劑。它可代替皮(骨)膠，白乳膠(聚醋酸乙烯乳液)，廣泛應(yīng)用于粘接各種木材，初粘性能好，粘接強(qiáng)度大；它粘接木材時(shí)，粘接強(qiáng)度與白乳膠相當(dāng)，而價(jià)格只有白乳膠的四分之一；它生產(chǎn)工藝不復(fù)雜，無(wú)環(huán)境污染；它無(wú)毒無(wú)氣味，使用方便，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的木工粘合劑，它主要用于粘接木材，但還可以粘接建筑用的玻璃馬賽克，粘貼啤酒瓶標(biāo)簽等，它的推廣應(yīng)用前景十分廣闊。
文檔編號(hào)C09J103/00GK1157309SQ9611893
公開(kāi)日1997年8月20日 申請(qǐng)日期1996年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月23日
發(fā)明者翟廣玉 申請(qǐng)人:翟廣玉