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随着我国木制品加工行业的不断发展,木材胶粘剂的需求量也不断增大。目前,应用最多的木材胶粘剂为“三醛胶”即酚醛树脂胶粘剂、脲醛树脂胶粘剂、三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂。“三醛胶”使用时会散发出游离甲醛、苯酚等有毒气体,对人体及环境造成严重的危害。淀粉胶粘剂是一种廉价、无毒、环保型胶粘剂,具有广阔的应用前景。但淀粉的耐水性、粘结强度及稳定性较差,故在实际应用中受限。本文以木薯淀粉作为基料,通过对木薯淀粉进行氧化、糊化、接枝共聚、共混改性提高淀粉自身性能,制备出木材用改性木薯淀粉胶粘剂。主要研究内容及结果如下:将木薯淀粉用双氧水氧化制备氧化木薯淀粉,再经加热糊化后,以过硫酸铵作为引发剂、丙烯酸丁酯作为软单体、丙烯酰胺作为硬单体与氧化木薯淀粉进行接枝共聚制备淀粉胶粘剂。通过单因素变量法考察了单体与淀粉质量比、丙烯酰胺与丙烯酸丁酯质量比、引发剂用量及反应温度四个因素对淀粉胶粘剂的性能的影响。试验结果表明:当淀粉用量为25 g,m(单体):m(淀粉)=1.0:1.0,m(丙烯酰胺):m(丙烯酸丁酯)=0.5:1.0,引发剂用量为0.25 g,反应温度为60℃时,制备的改性木薯淀粉性能最佳,干强度为4.59 MPa,湿强度为2.51 MPa。为了进一步增加淀粉胶粘剂的粘结强度和耐水性,在氧化木薯淀粉与丙烯酰胺、丙烯酸丁酯接枝共聚反应后期加入乙烯基三乙氧基硅烷,制备乙烯基三乙氧基硅烷改性木薯淀粉胶粘剂。试验以乙烯基三乙氧基硅烷使用量、过硫酸铵使用量、乳化剂使用量及反应温度作为考察变量。试验结果表明:当淀粉用量为25 g,乙烯基三乙氧基硅烷用量占胶粘剂固含量的8%,过硫酸铵用量为0.3 g,十二烷基硫酸钠用量为0.6 g,反应温度为55℃时,淀粉胶粘剂的干强度达到6.52 MPa,湿强度达到3.57 MPa,黏度为1.35 Pa.s。通过FT-IR谱图和XPS谱图分析证明乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯酰胺、丙烯酸丁酯已成功接枝在淀粉分子上;TGA分析表明,加入乙烯基三乙氧基硅烷后,其起到交联剂的作用,使淀粉胶粘剂的热稳定性提高。向淀粉胶粘剂中分别加入三种不同的复配乳化剂,研究其对淀粉胶粘剂性能的影响;向淀粉胶粘剂中分别共混入实验室自制的三种不同形貌的轻质碳酸钙,提高淀粉胶粘剂的粘接强度和耐水性。试验结果表明:随着复配乳化剂中非离子型乳化剂含量的增加,淀粉胶粘剂黏度降低。向淀粉胶粘剂中混入主剂3%的立方形碳酸钙颗粒后,淀粉胶粘剂的干强度可达到7.23 MPa,湿强度达到3.83 MPa。并且通过SEM图能够看到,碳酸钙颗粒是均匀的分散在胶粘剂中。将十二烷基硫酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)组成复配乳化剂、乙烯基三异丙氧基硅烷为硅烷偶联剂,将乙烯基三异丙氧基硅烷与氧化木薯淀粉、丙烯酰胺、丙烯酸丁酯进行接枝共聚反应制备淀粉胶粘剂。试验结果表明:当淀粉用量为25 g,复配乳化剂用量为胶粘剂固含量的1.17%,乙烯基三异丙氧基硅烷用量为胶粘剂固含量的10%,反应温度为60℃,过硫酸铵为0.3 g时,胶粘剂干强度、湿强度分别为6.11 MPa、3.05 MPa,黏度为1.15 Pa.s。FT-IR与13C-NMR证明乙烯基三异丙氧基硅烷、单体已成功与淀粉分子接枝;TGA分析表明加入乙烯基三异丙氧基硅烷后淀粉胶粘剂的热稳定性提高。综上所述,木薯淀粉可以通过氧化、糊化,接枝共聚、共混等改性方法制备出淀粉胶粘剂。且制备的淀粉胶粘剂性能良好、绿色环保,因此具有较大的市场前景及推广价值。