氧化淀粉的制備方法

1、湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要本研究主要是以馬鈴薯淀粉為原料，硫酸亞鐵為催化劑，雙氧水為氧化劑，制備氧化淀粉，再在氧化淀粉中加堿糊化，加入交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)改性，降溫后依次添加稀釋劑、增塑劑、消泡劑等助劑，最終得到一種環(huán)保的、成本較低的、性能優(yōu)良的淀粉基瓦楞紙板用粘合劑。論文主要對(duì)氧化淀粉的制備、粘合劑的配方和制備工藝以及粘合劑的性能進(jìn)行了研究。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)研究了反應(yīng)溫度、雙氧水用量、催化劑用量和反應(yīng)時(shí)間等影響因素對(duì)氧化淀粉粘合劑性能的影響，結(jié)果表明：淀粉36g,氧化劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H2O2）的用量為2mL、催化劑（無(wú)水FeSO4）的用量為0.1g、反應(yīng)時(shí)間為60min、反應(yīng)溫度為3

2、5C,氧化淀粉粘合劑的性能最好。關(guān)鍵詞：馬鈴薯，淀粉粘合劑，制備工藝目錄第1章緒論11.1 淀粉粘合劑概述11.1.1 糊化淀粉粘合劑11.1.2 氧化淀粉粘合劑11.1.3 酸化改性淀粉粘合劑21.1.4 酯化改性淀粉粘合劑21.1.5 淀粉接枝改性粘合劑21.2 國(guó)內(nèi)外氧化淀粉粘合劑的發(fā)展?fàn)顟B(tài)31.2.1 國(guó)內(nèi)外氧化淀粉粘合劑的研究進(jìn)展31.2.2 國(guó)內(nèi)外氧化淀粉粘合劑的應(yīng)用進(jìn)展41.3 本研究的內(nèi)容及意義5第2章材料與方法62.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑62.2 儀器設(shè)備62.3 實(shí)驗(yàn)步驟62.3.1 氧化階段62.3.2 糊化階段72.3.3 還原階段72.3.4 交聯(lián)階段72.3.5 消泡和稀

3、釋階段72.4 淀粉粘合劑性能的表征方法82.4.1 粘度82.4.2 初粘力82.4.3 粘合強(qiáng)度82.4.4 儲(chǔ)存穩(wěn)定性8第3章結(jié)果與討論93.1 氧化劑用量對(duì)淀粉粘合劑性能的影響93.2 水粉比對(duì)淀粉粘合劑性能的影響103.3 氧化時(shí)間對(duì)淀粉粘合劑性能的影響103.4 交聯(lián)劑用量對(duì)淀粉粘合劑性能的影響113.5 反應(yīng)溫度對(duì)淀粉粘合劑性能的影響123.6 糊化劑用量對(duì)淀粉粘合劑性能的影響123.7 糊化時(shí)間對(duì)淀粉粘合劑性能的影響1315結(jié)論14.參考文獻(xiàn)17致謝第1章緒論1.1 淀粉粘合劑概述淀粉粘合劑以天然淀粉為主劑，水為溶劑，經(jīng)氧化、糊化、絡(luò)合和改性等方法制成的環(huán)保型粘合劑。由于其原材

4、料來(lái)源豐富，成本低，投資少，見(jiàn)效快，產(chǎn)品無(wú)毒無(wú)味，粘結(jié)強(qiáng)度較高，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)，受到業(yè)內(nèi)人員的高度重視，其應(yīng)用范圍不斷拓展，已成為各工業(yè)部門(mén)和日常生活不可缺少的重要膠種。近年來(lái)，隨著改性技術(shù)在淀粉粘合劑制備中的應(yīng)用，這種粘合劑得到了迅速的發(fā)展，取得了眾多研究和應(yīng)用成果。淀粉粘合劑是以淀粉與水為主要原料經(jīng)糊化、氧化或酯化、接枝作用制成的粘稠液體或易溶解的固體物質(zhì)，根據(jù)變性方法不同，可分為糊化淀粉粘合劑，氧化淀粉粘合劑，酯化淀粉粘合劑，接枝淀粉粘合劑。由于原淀粉相對(duì)分子質(zhì)量較大，聚合度較高，流動(dòng)性及滲透性較差，用作粘合劑時(shí)必須對(duì)淀粉的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行降解。降解方法主要有熱降解、生

5、物降解、酸降解和氧化降解等，由于前三種方法存在溫度高、時(shí)間長(zhǎng)、降解率低和降解程度難以控制等問(wèn)題，因此常用氧化降解的方法來(lái)制備。因此氧化淀粉粘合劑是制備其他改性淀粉粘合劑的基礎(chǔ)1。1.1.1 糊化淀粉粘合劑糊化淀粉粘合劑是用非改性淀粉、糊精、苛性鈉、水加熱糊化而制成的一種淀粉粘合劑。常把這一制備工藝稱(chēng)為堿糊法和精糊法。在由非改性淀粉制備粘合劑時(shí)，除加堿以外，往往還加入增稠劑（硼砂），以提高其初粘力，并可降低其固含量，而且還應(yīng)加入甲醛或苯酚衍生物作為防霉劑。糊化淀粉粘合劑在制備過(guò)程中，開(kāi)始粘度很低，隨著溫度升高，粘度會(huì)隨之增大，但粘度太高，對(duì)制備加工不利，使用也不方便，為此，可加入適當(dāng)?shù)乃?、堿、鹽

6、類(lèi)物質(zhì)等添加劑解聚分子，以達(dá)到稀釋目的，另外，可以采用水解、甲基醴化和?；雀男缘矸鄣姆椒?，制取各種淀粉衍生物，也能在高濃度下獲取粘度較低的淀粉粘合劑。1.1.2 氧化淀粉粘合劑氧化淀粉本身不溶于水，無(wú)粘性，加入糊化劑NaOH后，竣基變成鈉鹽，增加親水性和溶解性，與淀粉中未被氧化的羥基結(jié)合，破壞了部分氫鍵，使大分子間作用力減弱，溶脹糊化后，粘合劑變稠，和交聯(lián)劑硼砂交聯(lián)改性，硼原子外電子層的空軌道能吸收糊化后的氧化淀粉中的-OH,結(jié)合為配位體，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多核絡(luò)合物，具有交聯(lián)增稠作用，使淀粉膠的黏度和表面張力增加，內(nèi)聚力增加，從而內(nèi)聚力和穩(wěn)定性都得以改進(jìn)。1.1.3 酸化改性淀粉粘合劑酸化改性

7、主要利用酸性物質(zhì)中氫離子的降解作用，降低淀粉大分子上的昔鍵的活化能,對(duì)淀粉進(jìn)行催化水解。淀粉經(jīng)酸化處理后制得的粘合劑，其流動(dòng)性得到了改善，同時(shí)也提高了粘液的透明度和穩(wěn)定性，一般情況下淀粉的酸化改性通常是和淀粉的其他改性一起進(jìn)行的。比如硫酸的酸化改性是在氧化過(guò)程中完成的，一方面為反應(yīng)提供酸性環(huán)境，同時(shí)對(duì)淀粉進(jìn)行酸化降解；而磷酸在酯化改性過(guò)程中進(jìn)行，同時(shí)起到酸化降解的作用2。1.1.4 酯化改性淀粉粘合劑酯化改性是通過(guò)淀粉分子中的羥基與其他物質(zhì)發(fā)生酯化反應(yīng)而賦予淀粉新的官能團(tuán)，從而使淀粉粘合劑的性能得到改善，不同的酯化淀粉所得的粘合劑的性能不同。其中常用酯化試劑主要有胭醛樹(shù)脂、磷酸兩種，其中胭醛樹(shù)

8、脂通過(guò)自身的二羥甲基胭與氧化后的淀粉中的醛基和羥基分子發(fā)生分子間脫水縮聚，它的優(yōu)越性在于將其涂在紙板上，會(huì)形成一層結(jié)實(shí)的薄膜，抑制了淀粉向紙內(nèi)滲透，可以提高淀粉的初粘性和防潮性以及干燥速度等；磷酸通過(guò)與淀粉分子中的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，生成的磷酸單酯淀粉，同時(shí)磷酸還能對(duì)淀粉起到一定的酸解作用。不同酯化和酸化降解程度的磷酸淀粉粘合劑用途不同，比如用于涂料工業(yè)的粘合劑要求粘合力強(qiáng)，有良好的成膜特性和分散性，而在紡織漿料中應(yīng)用的粘合劑則要求固含量低、粘度低、流動(dòng)性好、穩(wěn)定性好。1.1.5 淀粉接枝改性粘合劑3接枝改性是通過(guò)一定的方式在淀粉的大分子上產(chǎn)生初級(jí)自由基，然后引發(fā)接枝單體，進(jìn)行接枝共聚，使某些烯

9、煌單體以一定的聚合度接枝到淀粉的分子上，在淀粉鏈上形成合成高聚物分子鏈，從而改變淀粉粘合劑的性能。常用的接枝共聚試劑主要有以下幾種：(1) 聚乙烯醇聚乙烯醇分子結(jié)構(gòu)中含有大量的仲羥基和少量的乙酰氧基，利用聚乙烯醇與淀粉分子“接枝”，聚乙烯醇是唯一的具有優(yōu)良的成膜性和乳化性，膠層強(qiáng)度高，韌性好的能溶于水的多羥基聚合物，其溶液對(duì)多孔性、吸水性表面(如紙張等)有強(qiáng)的粘結(jié)能力,通過(guò)聚乙烯醇的接枝改性得到的淀粉粘合劑有更好的粘接性、流動(dòng)性和抗凝凍性。(2)聚丙烯睛和聚丙烯酸這類(lèi)試劑與淀粉接枝共聚生成的改性淀粉吸收性強(qiáng)，能夠在常溫下吸收的水分，常用于做脫水劑和水分吸收劑，據(jù)資料表明，這種干燥劑可以吸收自身

10、重量的10001500倍的離子水4。(3)環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下，與淀粉生成接枝聚合物，淀粉與環(huán)氧氯丙烷作用生成的粘合劑能提高粘合劑的粘度，而且具有良好的流動(dòng)性和成膜性，并且透明度較高，穩(wěn)定不易變質(zhì)。1.2 國(guó)內(nèi)外氧化淀粉粘合劑的發(fā)展?fàn)顟B(tài)1.2.1 國(guó)內(nèi)外氧化淀粉粘合劑的研究進(jìn)展對(duì)于改性淀粉粘合劑，前人在這方面的研究已經(jīng)比較深入和成熟了，1829年萊比格(LieBig)首先發(fā)表了淀粉與氧化劑次氯酸反應(yīng)的文章，1896年就有工業(yè)化生產(chǎn)氧化淀粉的初步思路，1895年和1905年分別有了關(guān)于氧化淀粉的德國(guó)和美國(guó)專(zhuān)利5,1934年，美國(guó)StsinHail和JordonBauer研制成功了玉米粘合劑，并

11、獲得了廣泛應(yīng)用。1971年，Weakley,F.B6用蛋白質(zhì)與雙醛淀粉合成制得了膠合板用的淀粉膠，該膠有良好的粘度，并且具有良好的預(yù)壓性能，壓制的板子滿(mǎn)足了11膠合板的要求。1999年，SyedH.Imam等用聚乙烯醇與淀粉共混，再用六甲氧基甲酯三聚鼠胺進(jìn)行交聯(lián)所制得的粘合劑粘接強(qiáng)度和抗水性都得到了很大的改進(jìn)，在木材應(yīng)用上取得了良好的效果7。Hua-liTang等研制了以聚乙烯醇、少量的SiO2和淀粉制備了可生物降解膠。其拉伸強(qiáng)度達(dá)到15.0Mpa,伸長(zhǎng)率超過(guò)120%。研究發(fā)現(xiàn)，SiO2不但沒(méi)有影響膠的生物降解性，還有化學(xué)鍵C-O-Si生成，從而提高了其耐水性能。我國(guó)自20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始

12、推廣淀粉粘合劑以代替水玻璃，氧化法是生產(chǎn)淀粉粘合劑的主要方法，常用的氧化劑有次氯酸鈉、過(guò)氧化氫、和高鎰酸鉀等。由于過(guò)氧化氫和其他兩種氧化劑比較，環(huán)境污染少，制備的粘合劑顏色好，流動(dòng)性好，經(jīng)常采用。按制備溫度淀粉粘合劑可以分為熱制法和冷制法，熱制法能量消耗大；冷制法在常溫下進(jìn)行，但需要時(shí)間較長(zhǎng)，一般需要1624小時(shí)。選用氧化劑過(guò)氧化氫，在一定溫度、pH和催化劑的條件下發(fā)生分解，釋放出具有較強(qiáng)氧化能力的離子或新生態(tài)的O,使原淀粉鏈葡萄糖單元1位，2、3位和6位碳上的羥甲基(-CH2OH)部分氧化成醛基，醛基進(jìn)一步氧化成竣基(-COOH),并且與堿性基結(jié)合形成竣酸鹽。由于這種功能基的變化，使膠與紙纖

13、維的結(jié)合力大大提高，也增加了粘合劑的親水性，使之易于儲(chǔ)存。另外，過(guò)氧化氫的加入還對(duì)粘合劑有除色作用。選用燒堿為糊化劑，起到了破壞淀粉大分子之間和分子內(nèi)原有的羥基之間的氫鍵結(jié)合，使大分子溶脹糊化。一方面使原來(lái)緊密結(jié)合的鍵束被拆開(kāi)；另一方面使氧化淀粉中竣基變成竣酸的鈉鹽，增加了與水的親合性，從而具備良好的流動(dòng)性。俞書(shū)宏8等介紹了以高鎰酸鉀作為氧化劑，于55C65C的溫度下進(jìn)行氧化反應(yīng)制備瓦楞紙用氧化玉米淀粉粘合劑的方法，其特點(diǎn)是生產(chǎn)設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單、氧化程度易控制、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、干燥時(shí)間短等。尹寶霖9等在酸性環(huán)境中用高鎰酸鉀為氧化劑，制得氧化淀粉，再配以適當(dāng)?shù)拇俑蓜⒔宦?lián)劑等制成淀粉粘合劑粉劑，可有

14、效地提高干燥速度，解決普通淀粉膠穩(wěn)定性差和儲(chǔ)存期短的問(wèn)題。王飛摘10等以高鎰酸鉀-緩和劑為氧化體系，采用冷制法，研究了氧化劑用量、濃度、氧化時(shí)間等因素對(duì)產(chǎn)品性能的影響。當(dāng)高鎰酸鉀濃度為4%、氧化時(shí)間為20min時(shí)，所制得改性淀粉粘合劑的各項(xiàng)性能均較好。1.2.2 國(guó)內(nèi)外氧化淀粉粘合劑的應(yīng)用進(jìn)展用氧化淀粉與胭醛樹(shù)脂進(jìn)行交聯(lián)改性，可以改善胭醛樹(shù)脂的綜合性能。淀粉氧化程度越大，淀粉分子中竣基越多，得到氧化淀粉分子越小，越容易與胭醛樹(shù)脂聚合。可以用高碘酸將淀粉氧化成雙醛淀粉，制備粘合劑時(shí)不使用甲醛11,這就徹底解決了“三醛樹(shù)脂”粘合劑游離甲醛釋放問(wèn)題1214。蒲艷玲15等用淀粉對(duì)聚乙烯醇縮甲醛進(jìn)行改性

15、，制得一種適用于煤堆及垃圾覆蓋的粘合劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該粘合劑具有初粘性強(qiáng)、耐水性好、貯存性穩(wěn)定、制備和使用簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。制備淀粉粘合劑時(shí)，凝膠是關(guān)鍵問(wèn)題。凝膠是指在加熱過(guò)程中，線型的直鏈淀粉分子不斷從膨潤(rùn)的淀粉顆粒中溢出，并通過(guò)分子間的交聯(lián)最終在整個(gè)體系中構(gòu)成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的連續(xù)相，存在于解體的淀粉中的支鏈淀粉構(gòu)成分散相。這兩類(lèi)大分子不相容，在冷卻時(shí)形成凝膠。而淀粉凝膠的流變性質(zhì)和黏彈性質(zhì)主要決定于分散相，可見(jiàn)解決淀粉凝膠問(wèn)題可以從減少淀粉中的直鏈淀粉入手，但是有一定的難度?？梢约尤牒偷矸鄯肿咏Y(jié)構(gòu)相似的茶皂素，嵌入淀粉顆粒中間，減弱淀粉分子間有序排列的傾向，使其保持良好的流動(dòng)性，或者將含有大

16、量羥基的聚乙烯醇與淀粉中羥基形成氫鍵，起到類(lèi)似接枝的作用，從而提高淀粉的抗凝凍性能16,17。1.3 本研究的內(nèi)容及意義本研究以馬鈴薯淀粉為原料，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，對(duì)影響淀粉粘合劑的初粘力，粘合強(qiáng)度和穩(wěn)定性等各性能的主要因素的進(jìn)行分析和研究，進(jìn)一步改進(jìn)淀粉粘合劑的原料配比和工藝條件，對(duì)配方工藝進(jìn)行優(yōu)化居到高性能氧化淀粉膠。本研究的創(chuàng)新之處：(1)首次選用馬鈴薯淀粉作為原料，目前還沒(méi)有文章報(bào)道，根據(jù)馬鈴薯淀粉相對(duì)獨(dú)特的性能制備質(zhì)量更高的淀粉粘合劑。(2)采用過(guò)氧化氫為氧化劑，催化氧化制備氧化淀粉，可以制備出較高竣基和?；康难趸矸郏溲趸瘯r(shí)間大幅減少。第2章材料與方法2.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑馬鈴薯

17、淀粉分析純長(zhǎng)春紅源實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司30%雙氧水分析純廣州市東紅化工廠磷酸三丁酯分析純上海凌峰化學(xué)試劑有限公司硫代硫酸鈉分析純北京劉李店化工廠無(wú)水硫酸亞鐵分析純臺(tái)山市粵僑試劑塑料有限公司氫氧化鈉（固體）分析純南京化學(xué)試劑有限公司2.2 儀器設(shè)備JJ-10型電子天平常州市雙杰測(cè)試儀器廠PHB-3便攜式pH計(jì)上海三信儀表廠HH-1數(shù)顯恒溫水浴鍋常州澳華儀器有限公司JB90-D型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌器上海標(biāo)本模型廠涂-4杯蘇州聯(lián)盛儀器有限公司拉力試驗(yàn)機(jī)深圳新三思儀器有限公司2.3 實(shí)驗(yàn)步驟2.3.1 氧化階段在室溫條件下，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過(guò)氧化氫對(duì)淀粉進(jìn)行氧化降解需要較長(zhǎng)時(shí)間18,為了縮短反應(yīng)時(shí)間，我們

18、采取水浴加熱催化氧化法。利用催化劑大幅度降低反應(yīng)所需要的時(shí)間。本研究所用的催化劑為無(wú)水硫酸亞鐵，由于氧化能力受酸堿條件的影響，H2O2作為氧化劑氧化馬鈴薯淀粉，酸度越大，氧化能力越強(qiáng)，但過(guò)酸會(huì)使醛基生成縮醛、半縮醛，令竣基含量下降，偏堿有利于生成竣基，所以在氧化期間需保持pH在910之間1920。隨著催化劑用量的增加，粘度急劇降低，但催化劑用量增加到一定程度后，粘合劑的粘度又緩慢增加。而催化劑用量的增加，粘合強(qiáng)度逐漸增加，但增加到一定程度后，粘合強(qiáng)度反而下降，在本實(shí)驗(yàn)中催化劑的選擇按照普通淀粉粘合劑的要求應(yīng)為淀粉干重的0.25%0.5%。具體操作：往三頸瓶中加入36g淀粉和72g水，在指定溫度

19、中水浴加熱，攪拌均勻后，加入0.1g硫酸亞鐵，用濃度為10%的堿液調(diào)節(jié)至指定pH值，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過(guò)氧化氫，氧化一定時(shí)間。在氧化期間不斷的加入調(diào)節(jié)好的10%的氫氧化鈉溶液，同時(shí)用pH試紙檢測(cè)從而保持pH值在910之間。2.3.2 糊化階段氧化淀粉本身不溶于水，沒(méi)有粘結(jié)能力，只有經(jīng)過(guò)糊化后，方能成為粘合劑，本研究通過(guò)加堿糊化的方法進(jìn)行糊化。通常情況下，淀粉粘合劑都是用NaOH作為糊化劑的。將NaOH固體加入氧化淀粉中，與淀粉中未被氧化的羥基結(jié)合破壞了部分氫鍵，使大分子間作用力減弱，因而溶脹糊化，具有一定的流動(dòng)性和粘接力。具體操作：加入預(yù)定量的氫氧化鈉固體，按預(yù)定糊化時(shí)間進(jìn)行糊化。2.3.

20、3 還原階段過(guò)量氧化劑會(huì)在以后的絡(luò)合，甚至在粘合劑的儲(chǔ)存過(guò)程中起作用，導(dǎo)致淀粉膠在使用時(shí)出現(xiàn)上膠量和粘結(jié)性能不穩(wěn)定，而且還會(huì)使膠液的顏色變深，為了消除多余氧化劑所帶來(lái)的影響，應(yīng)在糊化完畢后加入適量反應(yīng)終止劑，終止氧化反應(yīng)的進(jìn)行。具體操作：加入0.3g硫代硫酸鈉，攪拌5分鐘，終止氧化反應(yīng)的進(jìn)行。2.3.4 交聯(lián)階段為了增強(qiáng)淀粉粘合劑的性能，利用交聯(lián)劑把線型結(jié)構(gòu)大分子或帶支鏈的線型結(jié)構(gòu)的小分子的淀粉進(jìn)行交聯(lián)，由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)型結(jié)構(gòu)，本文選用的交聯(lián)劑為硼砂。具體操作：加入預(yù)定量的硼砂，攪拌20分鐘。2.3.5 消泡和稀釋階段在生產(chǎn)及使用過(guò)程中，由于在淀粉的氧化階段產(chǎn)生大量的氣泡，影響粘合劑正常施膠

21、，特別是用雙氧水做氧化劑，更易產(chǎn)生泡沫，這樣須加適量消泡劑進(jìn)行消泡，消泡劑可選用硅油或磷酸三丁酯、正辛醇等21。本文選用磷酸三丁酯，作為特別注意的是消泡劑用量不宜過(guò)多，過(guò)量會(huì)使粘合劑表面張力降低，失去粘性，粘合強(qiáng)度也將達(dá)不到要求，最佳用量為干淀粉的0.3%0.5%,同時(shí)按預(yù)定加水量補(bǔ)足水量。具體操作：加入磷酸三丁酯23滴，按預(yù)定要求補(bǔ)齊所需水量。2.4 淀粉粘合劑性能的表征方法2.4.1 粘度測(cè)量粘合劑粘度的方法：涂-4杯粘度計(jì)法。涂-4杯粘度計(jì)的構(gòu)造：上部為圓柱形，下部為圓錐形，在容器部有凹槽，作多余試樣溢出用。粘度杯裝置于帶有兩個(gè)調(diào)節(jié)水平螺釘?shù)募茏由稀Ｍ?4杯有塑料制和金屬制兩種，其內(nèi)壁光

22、潔度為8,以金屬粘度計(jì)為準(zhǔn)，粘度計(jì)在使用前須校正。測(cè)定方法：將潔凈干燥的涂-4杯置于架上，調(diào)節(jié)水平螺釘使粘度計(jì)處于水平位置，在粘度杯下面放置200mL搪瓷杯，將被測(cè)試樣溫度調(diào)至要求之溫度，手堵住下口，將試樣倒?jié)M粘度杯中，用玻璃棒將氣泡和多余的試樣刮入凹槽，然后松開(kāi)手指，使試樣流出，同時(shí)立即開(kāi)啟秒表，當(dāng)試樣流出中斷時(shí)，停止秒表，這樣從粘度杯中流出的全部時(shí)間（s）,即為試樣的條件粘度。2.4.2 初粘力將粘合劑靜置24h后，取0.02g膠液均勻的涂在20mmX100mm的瓦楞紙表面，然后與同一規(guī)格質(zhì)量的瓦楞紙粘合，置于3.3Pa壓力下保持10min,剝離后觀察層面的拉毛面積，以計(jì)。2.4.3 粘合

23、強(qiáng)度采用深圳新三思拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行剝離試驗(yàn)。試樣長(zhǎng)度150mm,寬度25mm,其中涂膠長(zhǎng)度100mm,剝離速度為500mm/min,實(shí)驗(yàn)結(jié)果比照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)BB/T0016-199922。計(jì)算粘合強(qiáng)度的含義為：剝離單位面積的瓦楞所需的剝離力。切取測(cè)試試樣品的面積A=10X2.5=25cm2,單位面積的剝離力N=F/A（單位：N/cm2）,其中F是作用在楞長(zhǎng)25cm2瓦楞上的剝離力。2.4.4 儲(chǔ)存穩(wěn)定性將制備的粘合劑在放置24h前后分別測(cè)其粘度，前后粘度的比值，即為“穩(wěn)定度”。穩(wěn)定度在0.951.05即為穩(wěn)定，貯存期可達(dá)30do第3章結(jié)果與分析3.1 氧化劑用量對(duì)淀粉粘合劑性能的影響在氧化降解過(guò)程中

24、，采用不同的氧化劑和氧化工藝可以制成性能各異的氧化淀粉。影響氧化降解的因素很多，下面重點(diǎn)討論一下氧化劑的用量對(duì)淀粉粘合劑性能的影響。表3.1氧化劑用量對(duì)各性能的影響/mL/s/(N/cm2)/%0.962005.01001.181.92388.71001.012.88206.5771.023.84206.3381.044.8195.8311.035.76203.400.98粘度粘合強(qiáng)度起毛面積氧化劑用量穩(wěn)定性氧化劑用量對(duì)粘度的影響，在氧化劑的作用下，葡萄糖單元上的羥甲基轉(zhuǎn)化成醛基，進(jìn)而氧化成竣基。由于羥基的減少，分子與水的結(jié)合變?nèi)?；同時(shí)糖昔鍵的斷裂，使大分子降解，淀粉分子量降低，從而增加了溶解

25、性和流動(dòng)性。所以隨著氧化劑用量增加，粘度迅速降低，下降到一定程度，下降程度開(kāi)始變的穩(wěn)定。隨著氧化劑用量的增大，粘度逐漸降低，而粘合強(qiáng)度逐漸升高，但升高到一定程度，粘合強(qiáng)度開(kāi)始下降，這是因?yàn)榈矸鄯肿舆^(guò)度氧化斷裂成葡萄糖小分子。這樣會(huì)導(dǎo)致粘合劑使用中出現(xiàn)初粘時(shí)間長(zhǎng)，開(kāi)膠，干燥時(shí)間長(zhǎng)，紙板倒楞，粘合劑脆性大等一系列問(wèn)題。隨著氧化劑的增加，淀粉過(guò)度氧化成葡萄糖小分子，從而失去了R-COONa對(duì)紙板的膠粘功能。氧化劑用量對(duì)穩(wěn)定性的影響，由于氧化過(guò)程中，淀粉分子的部分羥基會(huì)被氧化成醛基而有一定的防腐保存的作用，過(guò)多雙氧水使得醛基數(shù)量減少，保護(hù)功能減弱。在30%H2O2在0.96mL5.76mL范圍內(nèi)，隨著

26、氧化劑用量的增大，R-COONa竣基鹽和醛基逐漸增加，粘度逐漸降低，初粘力逐漸降低，粘合強(qiáng)度先升高后降低；在1.92mL2.88mL的范圍時(shí)，各性能最好。3.2 水粉比對(duì)淀粉粘合劑性能的影響水作為反應(yīng)介質(zhì)和成品溶劑，過(guò)少則沒(méi)有足夠的濕潤(rùn)度和流動(dòng)性，過(guò)多則變稀降低了粘合劑的粘合強(qiáng)度。表3.2水粉比對(duì)各性能的影響4.0：151.03.61001.017水粉比粘度/s粘合強(qiáng)度/(N/cm2)起毛面積/%穩(wěn)定性4.5：136.56.21001.0015.0：138.58.51001.0085.5：139.55.41001.0036.0：117.04.5870.9866.5115.02.7980.990

27、隨著水量增加，反應(yīng)接觸面更大更均勻，成品粘合劑的潤(rùn)濕性和流動(dòng)性也比較好，所以粘合強(qiáng)度越來(lái)越大；過(guò)多的水則會(huì)沖淡粘合劑，粘度和粘合強(qiáng)度隨之變小。水不足則反應(yīng)不充分，生成的醛基較少，溶液也不穩(wěn)定；水過(guò)多則會(huì)沖淡保護(hù)基團(tuán)，降低穩(wěn)定性。該范圍內(nèi)，水粉比不造成起毛面的影響。但出于濃度和實(shí)用度，仍選擇淀粉干重4.55.5倍范圍。水的用量應(yīng)選擇在淀粉干重4.55.5倍范圍。3.3 氧化時(shí)間對(duì)淀粉粘合劑性能的影響表3.3氧化時(shí)間對(duì)各性能的影響氧化時(shí)間/nim粘度/s粘合強(qiáng)度/(N/cm2)起毛面積/%穩(wěn)定性30246.31001.0160398.51001.0290766.61001.12120993.610

28、00.961501103.31001.24氧化時(shí)間對(duì)粘合強(qiáng)度的影響，隨著時(shí)間增加，功能基團(tuán)生成越多，但是過(guò)度氧化則將功能基團(tuán)分解成小分子從而失去粘力，且氧化時(shí)間對(duì)起毛面積影響不大。隨著氧化時(shí)間的增加，粘度增大，因?yàn)殡S著時(shí)間增加，攪拌過(guò)長(zhǎng)，F(xiàn)e2+會(huì)有一定的絡(luò)合作用。隨著氧化時(shí)間增大，出現(xiàn)的過(guò)分氧化更為嚴(yán)重，穩(wěn)定性越來(lái)越不好。通過(guò)對(duì)氧化時(shí)間單因素實(shí)驗(yàn)可知，氧化時(shí)間應(yīng)掌握在60min,此時(shí)粘合劑性能最好。3.4 交聯(lián)劑用量對(duì)淀粉粘合劑性能的影響粘合劑糊化后加入硼砂，它可以使短鏈的氧化淀粉以其羥基或醛基與硼原子形成絡(luò)合物，通過(guò)這些不規(guī)則的交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有交聯(lián)增粘作用，有利于提高初粘力和加快干

29、燥速度，另外還起到防腐、防滲及終止反應(yīng)作用。但用量并不是越多越好，過(guò)多會(huì)使粘合劑流動(dòng)性變差，呈膠凍狀，難以上膠，膠質(zhì)發(fā)脆；過(guò)少絡(luò)合夠，粘接力差，引起瓦楞紙板脫膠及跑楞現(xiàn)象。表3.4交聯(lián)劑用量對(duì)各性能的影響交聯(lián)劑用量/g粘度/s粘合強(qiáng)度/(N/cm2)起毛面積/%穩(wěn)定性0.18255.61001.000.36408.71001.010.54555.6991.020.72804.81001.130.91004.71001.031.081605.71001.18硼砂用量對(duì)淀粉粘合劑的粘度的影響，隨著硼砂用量的增加，粘合劑的流動(dòng)性逐漸減小，這是由于硼砂能與充分溶脹后的淀粉的羥基、醛基和竣基等含氧基團(tuán)形

30、成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多核絡(luò)合物，增加了分子間的相互作用，阻礙了分子的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致粘合劑的粘度變大。硼砂用量對(duì)淀粉粘合劑的粘合強(qiáng)度的影響，隨著硼砂用量的增加，粘合強(qiáng)度也增加，但超過(guò)一定的量后，粘合強(qiáng)度反而下降。這是因?yàn)槎嗪私j(luò)合物的形成，有利于加快粘合速度，能使之生成堅(jiān)固的粘合層。若硼砂用量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致粘合劑的流動(dòng)性降低，上膠時(shí)易拉絲，不能均勻涂布，對(duì)紙的浸潤(rùn)度降低，粘合強(qiáng)度同時(shí)降低。硼砂用量對(duì)淀粉粘合劑的初粘力的影響，可見(jiàn)隨著硼砂用量的增加，粘合劑的初粘力也逐漸增加。因?yàn)槌跽沉驼扯扔嘘P(guān)，一般說(shuō)來(lái)，粘度越大，初粘力越強(qiáng)。絡(luò)合劑可以有助于形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，但過(guò)量則會(huì)降低流動(dòng)性，產(chǎn)生拉絲，從而影響穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的

31、測(cè)試。選取硼砂用量應(yīng)在淀粉干重的0.5%1.5%之間。3.5 反應(yīng)溫度對(duì)淀粉粘合劑性能的影響當(dāng)氧化劑和催化劑用量一定時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的提高，反應(yīng)速度加快，到達(dá)反應(yīng)終點(diǎn)所需要時(shí)間縮短。表3.5反應(yīng)溫度對(duì)各性能的影響反應(yīng)溫度/粘度/s粘合強(qiáng)度/(N/cm2)起毛面積/%穩(wěn)定性25215.21001.0330498.61001.0135378.71001.0045317.0991.3350376.91001.4040476.51001.20由上表可知，反應(yīng)溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響在于提高雙氧水分解出O的能力和速率，從而提高功能基團(tuán)的生成量；過(guò)低溫度效果不好，過(guò)高溫度反而使雙氧水分解過(guò)快造成損失。溫度應(yīng)控制在30C到35C。3.6 糊化劑用量對(duì)淀粉粘合劑性能的影響表3.6糊化劑用量對(duì)各性能的影響糊化劑用量2.16/g粘度/s粘合強(qiáng)度/(N/cm2)起毛面積/%1.137穩(wěn)定性1585.71002.52398.61001.1392.88268.3981.1403.24296.4941.0103.6286.0901.0113.96295.9801.012將NaOH配成10%NaOH的水溶液使用，若含堿量過(guò)多時(shí),粘合劑流動(dòng)性大，透明性好，貯存時(shí)間長(zhǎng)，但容易產(chǎn)生橡皮狀，使粘度上升，pH值升高，易脫