一種木材用生物油淀粉膠黏劑的制備工藝調(diào)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于膠黏劑制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種木材用生物油淀粉膠黏劑的制備工藝調(diào)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油資源的日益枯竭和人們對膠黏劑環(huán)保要求的不斷提高，以廉價(jià)易得的可再生高分子資源一淀粉為主要原料，制備高性能綠色環(huán)保型膠黏劑已成為木材膠黏劑的研宄重點(diǎn)。然而，淀粉分子鏈上具有大量的糖苷鍵和羥基，由其所制備的膠黏劑普遍存在耐水性差、儲存穩(wěn)定性差、粘接強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約了其快速發(fā)展。
[0003]針對淀粉膠黏劑存在的問題，國內(nèi)外學(xué)者提出了各種有效的改性方法，其中經(jīng)酸解氧化、接枝共聚改性后的淀粉乳液與木質(zhì)生物質(zhì)熱解產(chǎn)物一生物油共聚制備的生物油淀粉膠黏劑具備良好的性能，是一種綠色環(huán)保、成本低廉、粘結(jié)性好、耐水性好、儲存穩(wěn)定性優(yōu)良的新型木材用膠黏劑。但是，目前制備生物油淀粉膠黏劑時(shí)都存在膠黏劑易凝膠和反應(yīng)不充分的問題。傳統(tǒng)制備工藝主要通過反應(yīng)時(shí)間和原料添加量調(diào)控反應(yīng)過程，具有一定的不可控性，常因反應(yīng)時(shí)間過長而發(fā)生凝膠現(xiàn)象，或因反應(yīng)不完全而使膠黏劑的性能降低；同時(shí)，通過時(shí)間和原料添加量的調(diào)控方法，易造成反應(yīng)環(huán)境的突變而促使膠黏劑發(fā)生凝膠現(xiàn)象。因此，亟需一種簡便、精確的生物油淀粉膠黏劑制備工藝調(diào)控方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種木材用生物油淀粉膠黏劑制備工藝調(diào)控方法，通過整套pH值變換曲線，簡便、精確的調(diào)控淀粉膠黏劑各個反應(yīng)過程，減少淀粉膠黏劑的凝膠問題和反應(yīng)不充分現(xiàn)象，制定出一種適用于工業(yè)大批量生產(chǎn)的高性能環(huán)保型木材用淀粉膠黏劑調(diào)控方法。
[0005]本發(fā)明公開了一種木材用生物油淀粉膠黏劑制備工藝調(diào)控方法，包括以下步驟:
[0006]I)將100份淀粉和140-160份0.5mol/L的鹽酸溶液混合配制淀粉乳液，攪拌均勻后加入反應(yīng)釜，10-15min內(nèi)升溫至50°C?55°C并全程保持在此區(qū)間內(nèi)溫度直至步驟6 ;達(dá)到溫度后，加入氧化劑過硫酸銨直至PH值達(dá)到0.5-0.6，保持該pH值60min，得到酸解氧化淀粉乳液；
[0007]2)向步驟I)得到的酸解氧化淀粉乳液加入10-30份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的穩(wěn)定劑聚乙烯醇，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至4.4-4.5，以0.l/10min?0.2/10min的PH值變化率緩慢加入接枝單體丙烯酰胺直至pH值達(dá)到4.8-4.9，保持pH值60min ;再加入0.4-0.6份引發(fā)劑過硫酸銨，保持接枝共聚反應(yīng)直至pH值降到4.5-4.6，得到復(fù)合變性淀粉乳液；
[0008]3)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)步驟2)得到的復(fù)合變性淀粉乳液的pH值至7.4-7.5，以0.Ι/min?0.2/min的pH值變化率添加生物油直至pH值降到6.5-6.6，停止滴加得到初始生物油淀粉膠黏劑；
[0009]4)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)步驟3)得到的初始生物油淀粉膠黏劑的pH值至7.4-7.5，以0.2/min?0.3/min的pH值變化率添加生物油直至pH值降到6.3-6.4，停止滴加；
[0010]5)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)步驟4)得到的初始生物油淀粉膠黏劑的pH值至7.4-7.5，以0.2/min?0.4/min的pH值變化率添加生物油直至pH值降到6.0-6.2，停止滴加；
[0011]6)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)步驟4)得到的初始生物油淀粉膠黏劑的pH值至7.4-7.5，保持反應(yīng)直至pH值降到6.4-6.5，降溫出料，得到生物油淀粉膠黏劑。
[0012]所述的淀粉為玉米淀粉、木薯淀粉或小麥淀粉中的任意一種；
[0013]所述的生物油為在隔絕空氣或缺氧的條件下，采用中等反應(yīng)溫度(500-650°C )、高加熱速率(103-105°c/s)和極短氣體停留時(shí)間(小于2s)的條件下將生物質(zhì)(包括:木粉、農(nóng)作物秸桿、樹皮、果殼等)進(jìn)行熱化學(xué)轉(zhuǎn)化得到的液態(tài)產(chǎn)物，含水率20 %?30 %，pH值為 2.5-3.5o
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個方面:
[0015]1.本發(fā)明除淀粉乳液配制外，全程控制溫度在50_55°C內(nèi)溫度，排除了溫度對pH值的影響，確保了 PH值調(diào)控的準(zhǔn)確性；
[0016]2.本發(fā)明除淀粉乳液的配制和穩(wěn)定劑、引發(fā)劑的添加外，全程通過pH值的變化量確定原料的添加量；
[0017]3.本發(fā)明的接枝單體添加過程和生物油添加過程以pH值的變化速率控制原料添加速率，確保反應(yīng)環(huán)境的穩(wěn)定性，防止pH值的突變出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象；
[0018]4.本發(fā)明的淀粉復(fù)合變性過程和與生物油的共聚過程，通過pH值確定反應(yīng)終點(diǎn)，確保反應(yīng)的充分度，提高了生物油淀粉膠黏劑的性能；
[0019]5.本發(fā)明可以在常規(guī)膠黏劑生產(chǎn)設(shè)備上實(shí)施，不需要額外投入加工設(shè)備；本發(fā)明的制備工藝調(diào)控方法簡便、精確，且反應(yīng)溫和，參數(shù)簡單，工藝穩(wěn)定性高，適合工業(yè)化大批量生產(chǎn)；所制備的膠黏劑性能優(yōu)良，滿足木材領(lǐng)域的應(yīng)用要求。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明提出的一種木材用生物油淀粉膠黏劑制備工藝調(diào)控方法，包括以下步驟:[0021 ] I)將100份淀粉和140-160份0.5mol/L的鹽酸溶液混合配制淀粉乳液，攪拌均勻后加入反應(yīng)釜，10-15min內(nèi)升溫至50°C?55°C并全程保持在此區(qū)間內(nèi)溫度直至步驟6 ;達(dá)到溫度后，加入氧化劑過硫酸銨直至PH值達(dá)到0.5-0.6，保持該pH值60min，得到酸解氧化淀粉乳液；
[0022]2)向酸解氧化淀粉乳液加入10-30份的穩(wěn)定劑聚乙烯醇，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至4.4-4.5，以0.l/10min?0.2/10min的pH值變化率緩慢加入接枝單體丙烯酰胺直至pH值達(dá)到4.8-4.9，保持pH值60min ;再加入0.4-0.6份引發(fā)劑過硫酸銨，保持接枝共聚反應(yīng)直至PH值降到4.5-4.6，得到復(fù)合變性淀粉乳液；
[0023]3)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)復(fù)合變性淀粉乳液的pH值至7.4-7.5，以0.Ι/min?0.2/min的pH值變化率添加生物油直至pH值降到6.5-6.6，停止滴加得到初始生物油淀粉膠黏劑；
[0024]4)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)初始生物油淀粉膠黏劑的pH值至7.4-7.5，以0.2/min?0.3/min的pH值變化率添加生物油直至pH值降到6.3-6.4，停止滴加；
[0025]5)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)步驟4得到的初始生物油淀粉膠黏劑的pH值至7.4-7.5，以0.2/min?0.4/min的pH值變化率添加生物油直至pH值降到6.0-6.2，停止滴加；
[0026]6)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)步驟4得到的初始生物油淀粉膠黏劑的pH值至7.4-7.5，保持反應(yīng)直至pH值降到6.4-6.5，降溫出料，得到生物油淀粉膠黏劑。
[0027]所述的淀粉為玉米淀粉、木薯淀粉或小麥淀粉中的任意一種；
[0028]所述的生物油為在隔絕空氣或缺氧的條件下，采用中等反應(yīng)溫度(500_650°C)、高加熱速率(103-105°c/s)和極短氣體停留時(shí)間(小于2s)的條件下將生物質(zhì)(包括:木粉、農(nóng)作物秸桿、樹皮、果殼等)進(jìn)行熱化學(xué)轉(zhuǎn)化得到的液態(tài)產(chǎn)物，含水率20 %?30 %，pH值為 2.5-3.5o
[0029]以下通過【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0030]實(shí)施例1:以玉米淀粉為例介紹本發(fā)明的實(shí)施過程如下:
[0031 ] I)將100份玉米淀粉和140份0.5mol/L的鹽酸溶液混合配制淀粉乳液，攪拌均勻后加入反應(yīng)釜，15min內(nèi)升溫至55°C并全程保持在此區(qū)間內(nèi)溫度直至步驟6 ;達(dá)到溫度后，加入氧化劑過硫酸錢直至pH值達(dá)到0.5，保持該pH值60min，得到酸解氧化淀粉乳液；
[0032]2)向步驟I)得到的酸解氧化淀粉乳液加入10份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的穩(wěn)定劑聚乙烯醇，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至4.4，以0.l/10min的pH值變化率緩慢加入接枝單體丙烯酰胺直至PH值達(dá)到4.8，保持pH值60min ;再加入0.4份引發(fā)劑過硫酸銨，保持接枝共聚反應(yīng)直至PH值降到4.5，得到復(fù)合變性淀粉乳液；
[0033]3)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)步驟2)得到的復(fù)合變性淀粉乳液的pH值至7.4，以0.Ι/min的pH值變化率緩慢加入生物油直至pH值降到6.5，停止滴加得到初始生物油淀粉膠黏劑；
[0034]4)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)步驟3)得到的初始生物油淀粉膠黏劑的pH值至7.4，以0.2/min的pH值變化率緩慢加入生物油直至pH值降到6.3，停止滴加；
[0035]5)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)步驟4得到的初始生物油淀粉膠黏劑的pH值至7.4，以0.2/min的pH值值變化率緩慢加入生物油直至pH值降到6.0，停止滴加；
[0036]6)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)步驟4得到的初始生物油淀粉膠黏劑的pH值至7.4，保持反應(yīng)直至pH值降到6.4，降