【摘 要】
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目前人造板工业中广泛使用的是合成高分子胶,不仅对环境有害而且成本高昂。淀粉胶黏剂具有来源广泛、价格低廉、绿色环保等众多优点,将淀粉胶黏剂应用于人造板可生产出胶粘性能优异的无醛胶合板。但是,由于淀粉胶耐水性差的缺点限制了其在木材工业中的应用,虽然国内外众多学者对淀粉进行了改性,但改性过程中使用了有毒物质,而且没有克服淀粉胶施胶困难的缺点。因此,本文以淀粉为主要原料,使用壳聚糖、聚乙烯醇对其进行改性制
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目前人造板工业中广泛使用的是合成高分子胶,不仅对环境有害而且成本高昂。淀粉胶黏剂具有来源广泛、价格低廉、绿色环保等众多优点,将淀粉胶黏剂应用于人造板可生产出胶粘性能优异的无醛胶合板。但是,由于淀粉胶耐水性差的缺点限制了其在木材工业中的应用,虽然国内外众多学者对淀粉进行了改性,但改性过程中使用了有毒物质,而且没有克服淀粉胶施胶困难的缺点。因此,本文以淀粉为主要原料,使用壳聚糖、聚乙烯醇对其进行改性制备出了一种淀粉基胶合板用耐水胶膜。优化使用胶膜制备胶合板的热压工艺并对改性机理及胶合机理进行了分析概述。（1）以玉米淀粉为原料制备淀粉胶黏剂（Starch Adhesive,St Adhesive）,优化淀粉胶制备工艺并对其微观形貌及热稳定性进行研究。结果发现最佳淀粉胶制备条件为次氯酸钠（按有效氯计）4%、反应温度50℃、反应时间3 h、体系p H值10.0。淀粉胶颗粒多为球型、尺寸均匀、间隙较小,但颗粒表面粗糙且有较多裂纹及褶皱。淀粉胶的热分解初始温度为215℃,最大热分解速率温度为302.7℃,当温度升高至700℃时胶黏剂的总失重为95.66%,说明淀粉胶的热稳定性较差。（2）利用响应面法优化淀粉胶合板的热压工艺。研究发现最优热压工艺参数为热压温度156.13℃,热压压力1 MPa,热压时间185.70s,施胶量240.72 g/m~2（双面,固含量30%）。试验值与理论值符合二次回归模型:Y=+2.06+0.09X1+0.029X2-0.13X3-0.014X1X2+0.023X1X3-0.013X2X3-0.21X12-0.071X22-0.66X23。模型预测此热压条件下生产的胶合板干剪切强度为2.07 MPa,通过重复性检验证明预测值与实际值差异较小,证明此二次多项式模型拟合精度较高。（3）为了提高淀粉胶黏剂的耐水性,利用壳聚糖（Chitosan,CA）对其改性制备出壳聚糖改性淀粉胶黏剂（Chitosan modified starch adhesive,CS Adhesive）,并对其胶合机理、改性机理、微观形貌与热稳定性进行研究。结果发现在壳聚糖添加量为淀粉干重的30%时干剪切强度为2.46 MPa,较淀粉胶提高了30.05%,湿剪切强度为0.90MPa,达到国家Ⅱ类胶合板（≥0.80 MPa）标准,而未改性的St胶湿剪切强度为0 MPa。壳聚糖分子链中的-NH2与淀粉分子链中的-COOH、木材表面的-COOH发生缩合反应生成耐水的酰胺键,辅以壳聚糖、淀粉、木材表面相互形成的大量氢键最终使得淀粉胶耐水性提高。壳聚糖的加入使得淀粉的有序结构被破坏,改性后的胶黏剂表面更加光滑细腻,无明显的淀粉颗粒。壳聚糖的加入使淀粉胶黏剂的热稳定性得以提高,改性后的淀粉胶热分解初始温度（227℃）较改性之前提高了12℃,总失重率（94.55%）较改性之前降低了1.16%。（4）为了提高淀粉胶黏剂的成膜性,利用聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol,PVA）对其改性制备出聚乙烯醇改性壳聚糖-淀粉胶膜（Polyvinyl alcohol modified chitosan-starch film,PCS Adhesive Film）,并对其热压工艺、胶合机理、改性机理、微观形貌与热稳定性、胶膜成本进行研究。结果发现5%聚乙烯醇添加量的PCS胶黏剂具有良好的胶粘性能。以胶膜的形式施胶解决了淀粉胶施胶困难的缺点,喷施水量为胶膜干重的30%时胶合板干湿剪切强度均达到国家Ⅱ类胶合板标准（≥0.80 MPa）。聚乙烯醇与壳聚糖、淀粉之间并未发生化学反应,而是形成了氢键,聚乙烯醇与淀粉、壳聚糖、木材表面形成的大量氢键也是剪切强度的主要来源之一。PCS胶膜的表面光滑细腻,未见明显淀粉颗粒,说明胶膜主要为无序结构,聚乙烯醇与壳聚糖、淀粉的相容性很好,无相分离现象。聚乙烯醇的加入使得胶膜的热稳定性进一步提高,胶膜的热分解初始温度（231℃）较St胶黏剂提高了16℃,较CS胶黏剂提高了4℃;总失重率（94.19%）较CS胶黏剂低0.38%,较St胶黏剂低1.54%。使用PCS胶膜生产1m~3胶合板的成本为226.66 RMB,较脲醛胶黏剂的成本降低了24.45%,经济效益显著。
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