论文部分内容阅读
摘 要：复合增强人造板作为一种新型复合材料具有强度高、耐磨性好、节约木材等特点，采用环保的胶粘剂将进一步提升板材品质。淀粉胶是一种可再生的天然高分子化合物，具有良好的粘接性能和成膜性能，价格低廉、性能良好。本文介绍了研制复合增强人造板中，使用过碳酸钠作为氧化剂制备淀粉胶的工艺特点。
关键词：过碳酸钠 淀粉胶 人造板
中图分类号：TQ430 文献标识码：A
一、前言
复合增强人造板是在人造板的基础上，增加复合织物，从而提高人造板的静曲强度和弹性模量，达到进一步节约木材的目的，并且获得多种附加性能。胶粘剂是复合增强人造板研制中的重要组成部分，胶粘剂的质量对复合增强人造板的产品质量有很大的影响。常用的胶粘剂中游离甲醛含量过高，致使人造板产品中的甲醛释放量普遍超标。选择一种性能良好、环保、价格较低、来源方便的胶粘剂是得到性能良好的复合增强人造板的关键问题。淀粉是一种可再生的资源，淀粉胶来源丰富，价格较低，使用方便，无毒害，经过改性的淀粉胶能满足复合增强人造板制作的要求。
1.原理
淀粉胶直接作为胶粘剂，其力学性能较差。用化学方法对淀粉进行改性可改变淀粉的溶解度、粘度等相关性能，是制备淀粉基胶黏剂的有效方法。淀粉氧化是一种常见的变性方法。工业上一般用高锰酸钾、次氯酸钠、双氧水、高碘酸钠氧化。本次实验采用过碳酸钠作为氧化剂。过碳酸钠，化学式：2Na2CO3·3H2O2，是一种无机盐，白色颗粒状粉末，水溶液呈碱性。过碳酸钠具有无毒，无臭，无污染等优点，过碳酸钠还具有漂白，杀菌的作用对于制成的人造板防腐具有一定的作用。此外淀粉氧化过程中需要碱性的环境，过碳酸钠的碱性溶液正好满足这一要求，可以减少制作过程的碱的添加量。
2.实验材料
原料：玉米淀粉、过碳酸钠、硫酸亚铁、氢氧化钠、硼砂。
3.过碳酸钠氧化淀粉胶的制备
3.1 在1000mL烧杯中加入500mL水和1gFeSO4，搅拌使FeSO4溶解，加入100g淀粉，加热并调节火力大小，使温度维持在50℃左右，加热过程中不间断搅拌；
3.2加入6克过碳酸钠，继续搅拌；
3.3在另一个烧杯中加入20 mL水，放入2.0gNaOH，待其溶解后，缓慢加入1）中，继续搅拌；
3.4在100mL烧杯中加入40mL水，加入2.0g硼砂，待其溶解后，缓慢加入1）中，继续搅拌至变稠，静置变稀，即得过碳酸钠氧化淀粉胶黏剂。
3.5改变2）中过碳酸钠的加入量，分别得到不同过碳酸钠加入量的氧化淀粉胶黏剂，测量其性能，从而得出最适合的过碳酸钠用量。
3.6改变3）中氢氧化钠的加入量，分别得到不同氢氧化钠加入量的氧化淀粉胶黏剂，测量其性能，从而得出最适合的氢氧化钠用量。
4.试件的制备
淀粉胶粘剂应用于复合增强人造板中，最重要的指标就是表面胶合强度，因此制备试件测试不同配方淀粉胶的表面胶合强度。本次实验采用04号中碱玻璃纤维布作为增强织物，试件尺寸50×50mm，手工涂胶，涂胶量为100g/m2，把试件放入平板硫化机加压加热，压力1MPa，温度100oC，时间30分钟。取出放置24小时后，用HY-914快速粘合剂将试件和卡头粘在一起，在材料试验机上试验。
5.结果与讨论
5.1过碳酸钠用量对表面胶合强度的影响
加入不同质量的过碳酸钠，检测表面胶合强度，所得结果见图1。
图1 过碳酸钠用量对表面胶合强度的影响
由图1可知，随着过碳酸钠添加质量的增大，表面胶合强度增加，但是当添加量大于6克时，表面胶合强度反而减小。这是因为，过碳酸钠的氧化作用使得淀粉分子量变小，粘合力增强。当添加量达到6克时，胶黏剂粘合效果达到最好，但超过6克时，淀粉分子变得更小，胶黏剂的黏度变得更小，上胶量相对减少，故粘合力下降。
5.2氢氧化钠用量对表面胶合强度的影响
加入不同质量的NaOH，检测表面胶合强度。并所得结果见图2。
图2 氢氧化钠用量对表面胶合强度的影响
由图2可看出，随着NaOH添加质量的增加，表面胶合强度随之增大，但是当其用量超过2.0g时，表面胶合强度随NaOH添加质量的增加反而下降。这是因为NaOH是糊化剂，过碳酸钠分解出的碳酸钠也可以起到糊化剂的作用。NaOH 的加入有利于胶黏剂的黏度增大，但当NaOH 添加质量超过2.0g时，胶黏剂的黏度超过最佳使用范围，黏度很大，失去黏合作用。
二、结论
1.过碳酸钠氧化淀粉胶黏剂的组分中为淀粉、NaOH、水、过碳酸钠和硫酸亚铁时，所制作的胶黏剂性能达到了各项标准。
2.采用过碳酸钠作为氧化剂的氧化淀粉胶中的NaOH用量明显减少，节约了NaOH，且过碳酸钠具有更好的使用安全性。
参考文献：
[1] 张毅，张立武. 不同氧化条件下氧化马铃薯淀粉胶粘剂影响因素的研究[J]. 包装工程，2008，29（1）：18-20
[2] 刘奇龙，蔡佑星，贺伦英，龚慧芳.过氧化氢氧化淀粉胶黏剂的研制[J]，包装学报，2011，2（4）：5-9
[3] 叶为标，高群玉. 木材用改性淀粉胶粘剂的研究进展[J]，中国胶粘剂，2008，17（10）：45-49
作者简介：文全兴（1969—），河北涿鹿人，讲师，硕士，研究方向：材料成型及控制工程
关键词：过碳酸钠 淀粉胶 人造板
中图分类号：TQ430 文献标识码：A
一、前言
复合增强人造板是在人造板的基础上，增加复合织物，从而提高人造板的静曲强度和弹性模量，达到进一步节约木材的目的，并且获得多种附加性能。胶粘剂是复合增强人造板研制中的重要组成部分，胶粘剂的质量对复合增强人造板的产品质量有很大的影响。常用的胶粘剂中游离甲醛含量过高，致使人造板产品中的甲醛释放量普遍超标。选择一种性能良好、环保、价格较低、来源方便的胶粘剂是得到性能良好的复合增强人造板的关键问题。淀粉是一种可再生的资源，淀粉胶来源丰富，价格较低，使用方便，无毒害，经过改性的淀粉胶能满足复合增强人造板制作的要求。
1.原理
淀粉胶直接作为胶粘剂，其力学性能较差。用化学方法对淀粉进行改性可改变淀粉的溶解度、粘度等相关性能，是制备淀粉基胶黏剂的有效方法。淀粉氧化是一种常见的变性方法。工业上一般用高锰酸钾、次氯酸钠、双氧水、高碘酸钠氧化。本次实验采用过碳酸钠作为氧化剂。过碳酸钠，化学式：2Na2CO3·3H2O2，是一种无机盐，白色颗粒状粉末，水溶液呈碱性。过碳酸钠具有无毒，无臭，无污染等优点，过碳酸钠还具有漂白，杀菌的作用对于制成的人造板防腐具有一定的作用。此外淀粉氧化过程中需要碱性的环境，过碳酸钠的碱性溶液正好满足这一要求，可以减少制作过程的碱的添加量。
2.实验材料
原料：玉米淀粉、过碳酸钠、硫酸亚铁、氢氧化钠、硼砂。
3.过碳酸钠氧化淀粉胶的制备
3.1 在1000mL烧杯中加入500mL水和1gFeSO4，搅拌使FeSO4溶解，加入100g淀粉，加热并调节火力大小，使温度维持在50℃左右，加热过程中不间断搅拌；
3.2加入6克过碳酸钠，继续搅拌；
3.3在另一个烧杯中加入20 mL水，放入2.0gNaOH，待其溶解后，缓慢加入1）中，继续搅拌；
3.4在100mL烧杯中加入40mL水，加入2.0g硼砂，待其溶解后，缓慢加入1）中，继续搅拌至变稠，静置变稀，即得过碳酸钠氧化淀粉胶黏剂。
3.5改变2）中过碳酸钠的加入量，分别得到不同过碳酸钠加入量的氧化淀粉胶黏剂，测量其性能，从而得出最适合的过碳酸钠用量。
3.6改变3）中氢氧化钠的加入量，分别得到不同氢氧化钠加入量的氧化淀粉胶黏剂，测量其性能，从而得出最适合的氢氧化钠用量。
4.试件的制备
淀粉胶粘剂应用于复合增强人造板中，最重要的指标就是表面胶合强度，因此制备试件测试不同配方淀粉胶的表面胶合强度。本次实验采用04号中碱玻璃纤维布作为增强织物，试件尺寸50×50mm，手工涂胶，涂胶量为100g/m2，把试件放入平板硫化机加压加热，压力1MPa，温度100oC，时间30分钟。取出放置24小时后，用HY-914快速粘合剂将试件和卡头粘在一起，在材料试验机上试验。
5.结果与讨论
5.1过碳酸钠用量对表面胶合强度的影响
加入不同质量的过碳酸钠，检测表面胶合强度，所得结果见图1。
图1 过碳酸钠用量对表面胶合强度的影响
由图1可知，随着过碳酸钠添加质量的增大，表面胶合强度增加，但是当添加量大于6克时，表面胶合强度反而减小。这是因为，过碳酸钠的氧化作用使得淀粉分子量变小，粘合力增强。当添加量达到6克时，胶黏剂粘合效果达到最好，但超过6克时，淀粉分子变得更小，胶黏剂的黏度变得更小，上胶量相对减少，故粘合力下降。
5.2氢氧化钠用量对表面胶合强度的影响
加入不同质量的NaOH，检测表面胶合强度。并所得结果见图2。
图2 氢氧化钠用量对表面胶合强度的影响
由图2可看出，随着NaOH添加质量的增加，表面胶合强度随之增大，但是当其用量超过2.0g时，表面胶合强度随NaOH添加质量的增加反而下降。这是因为NaOH是糊化剂，过碳酸钠分解出的碳酸钠也可以起到糊化剂的作用。NaOH 的加入有利于胶黏剂的黏度增大，但当NaOH 添加质量超过2.0g时，胶黏剂的黏度超过最佳使用范围，黏度很大，失去黏合作用。
二、结论
1.过碳酸钠氧化淀粉胶黏剂的组分中为淀粉、NaOH、水、过碳酸钠和硫酸亚铁时，所制作的胶黏剂性能达到了各项标准。
2.采用过碳酸钠作为氧化剂的氧化淀粉胶中的NaOH用量明显减少，节约了NaOH，且过碳酸钠具有更好的使用安全性。
参考文献：
[1] 张毅，张立武. 不同氧化条件下氧化马铃薯淀粉胶粘剂影响因素的研究[J]. 包装工程，2008，29（1）：18-20
[2] 刘奇龙，蔡佑星，贺伦英，龚慧芳.过氧化氢氧化淀粉胶黏剂的研制[J]，包装学报，2011，2（4）：5-9
[3] 叶为标，高群玉. 木材用改性淀粉胶粘剂的研究进展[J]，中国胶粘剂，2008，17（10）：45-49
作者简介：文全兴（1969—），河北涿鹿人，讲师，硕士，研究方向：材料成型及控制工程