淀粉膠粘劑具有原料來源豐富、價格低廉、可降解等優點,可廣泛應用于瓦楞紙板包裝箱、纖維板、建筑等領域。但是,未改性的淀粉膠粘劑流動性差,施膠困難,且耐水性差,潮濕環境下容易吸潮開膠等缺陷,限制了淀粉膠粘劑的進一步應用。因此,對淀粉膠粘劑進行改性,可以擴大其應用領域。

淀粉是一種多糖類天然高分子化合物,分子鏈上有大量親水性強的羥基基團。在淀粉分子鏈的親水性及氫鍵作用下,淀粉膠粘劑的粘度大,耐水性差。近年來,用化學交聯方法提高淀粉耐水性的研究已有報導,但是,交聯改性在提高淀粉膠粘劑耐水性的同時,體系粘度也相應增大,難以在高速瓦楞紙板生產線上應用。筆者用過硫酸銨(APS)對玉米淀粉進行部分氧化降解,通過減小淀粉分子鏈長度,解決膠粘劑的粘度大、流動性差等問題。在氧化降解淀粉的基礎上,用官能度大的三聚氰胺甲醛(MF)作為交聯劑,與淀粉分子鏈的羥基反應,制得了耐水性和流動性均好,具有網狀分子結構的氧化交聯改性淀粉膠粘劑。此外,還通過SEM和X-ray測試,研究了改性對淀粉顆粒微觀結構和結晶度的影響。 1 實驗1.1 原料原料:玉米淀粉,工業級,合肥雪公膠粘劑科技有限責任公司;過硫酸銨,分析純,上海國藥集團化學試劑有限公司;三聚氰胺,化學純,上海化學試劑公司;30%甲醛水溶液,分析純,宜興市輝煌化學試劑廠;氫氧化鈉,分析純,廣東汕頭西隴化工廠;氯化銨,分析純,柳州化工股份公司。1.2 儀器與設備主要儀器與設備:NDJ-79型旋轉粘度計,同濟大學機電廠;Spectrum100傅里葉紅外光譜儀,美國PE公司;D/max-RA型旋轉陽極X射線衍射儀,日本Rigaku公司;JSM-6490LV型掃描電子顯微鏡,日本Jeol公司。1.3 方法采用簡單的一鍋法合成工藝,通過氧化和交聯二步反應過程,制得氧化交聯改性淀粉膠粘劑。在500mL配有攪拌器和溫度計的三口燒瓶中加入玉米淀粉和水,開啟攪拌,加入過硫酸銨,升溫至65℃,保溫反應0.5 h,得到相對分子質量較小的氧化淀粉。在氧化淀粉液中,加入30%甲醛水溶液和三聚氰胺(甲醛與三聚氰胺物質的量比為6∶1),實時測定體系pH值,用2%(質量分數)氫氧化鈉水溶液保持反應物pH值為8.0~9.0,繼續保溫反應2 h。氧化交聯反應結束后,將改性淀粉升溫至90℃糊化0.5 h,降至室溫,得到固含量約25%,外觀呈半透明淺黃色的淀粉膠粘劑。 1.4 測試與表征1) 淀粉膠粘劑耐水性能的測試。改性淀粉膠粘劑中加入1.0%氯化銨固化劑(以淀粉質量計,下同),手工涂膠粘合2片5 cm×5 cm瓦楞紙,40℃烘箱鼓風干燥10 min,室溫放置1 d后待用。瓦楞紙片在25℃水中浸泡至自動脫落的時間為耐水時間。2) 淀粉膠流動性能的測定。25℃下,用NDJ-79型旋轉粘度計測定粘度。3) 淀粉膠的FT-IR表征。膠粘劑烘干至恒重,研磨成細粉,KBr壓片制樣,用傅里葉紅外光譜儀進行表征。4)X射線衍射(X-ray)。在樣品槽內將淀粉粉末壓實、壓平,用D/max-RA型旋轉陽極X射線衍射儀掃描;測試條件,Cu2Kα射線,Ni濾波,狹縫系統為DS/RS/SS = 1°/0.16 mm/1°。管壓36 kV,管流20mA。掃描速度4 (°)/min ,采樣步寬0.02°,掃描方式為連續,重復次數1。5) 掃描電鏡(SEM)。取少量淀粉樣品在丙酮中分散,取1滴懸浮液在載玻片上,待丙酮揮發后,噴金。