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3.2 天然胶黏剂

天然胶黏剂的特点是粘接速度快、储存时间长、操作方便、价格便宜;而且大多为水溶性、无毒或低毒。但是由于天然胶黏剂的原料来源受地区、季节、气候等多方面自然条件的限制,品种比较单一、粘接力较低,不能适用于现代化生产,因而20世纪50年代以后,大部分被合成胶黏剂所取代。但天然胶黏剂大都是水溶性或热熔型的,无毒、不污染环境,使得天然胶黏剂仍然占有很重要的地位。尤其是近些年来随着石油资源的日益枯竭,合成胶黏剂又易污染环境,在当前环保呼声日高的情况下,开发和利用再生资源制作胶黏剂又重新受到重视。由于天然胶黏剂原料易得,价格低廉,低毒无害,制造容易,使用方便,因而在生产和生活当中广泛用于粘接木材、棉织物、纸制品、皮革、玻璃、文教用品、工艺美术等领域。

天然胶黏剂按其来源不同可分为植物胶黏剂、动物胶黏剂和矿物胶黏剂等。

天然胶黏剂按其组成和结构分类,可分为葡萄糖衍生物类胶黏剂、蛋白质类胶黏剂、其他天然树脂类胶黏剂等,或分为淀粉及其衍生物胶黏剂、蛋白质胶黏剂、纤维素胶黏剂等。

3.2.1 淀粉胶黏剂

英文名称:starch adhesive

主要成分:氧化淀粉、硼砂、甘油等

(1)性能指标

(3)生产原理 淀粉经双氧水氧化的主要反应原理如下

(4)生产工艺流程(参见图3-1)

图3-1 淀粉胶黏剂生产工艺流程

①首先将玉米淀粉加水在D101中进行搅拌,制成含量为30%的悬浊液。

②然后加入催化剂亚硫酸钠,在不断搅拌下缓慢地加入氧化剂,搅拌反应3~4h。

③加入质量分数为10%的糊化剂氢氧化钠,待淀粉完全糊化后,加入硼砂及其他助剂。

④最后把剩余的水量加入,搅拌均匀。测试性能,合格后,放料贮存。

(5)产品用途 主要用于出口纸制品的粘接,亦可用于印刷及其他纸制品的粘接。

3.2.2 XY-4玉米淀粉胶黏剂

英文名称:corn starch adhesive XY-4

主要成分:氧化玉米淀粉,改性脲醛树脂

(1)性能指标

(3)生产原理 由氧化玉米淀粉与改性脲醛树脂等复配而成。

(4)生产工艺流程(参见图3-1) 将玉米淀粉在D101中用次氯酸钠溶液氧化,再以10%NaOH糊化,加入硼砂络合,再加入增黏剂CMC、水、磷酸三丁酯,最后加入改性脲醛树脂,搅拌混合均匀,既得产品。

(5)产品用途 主要用于生产瓦楞纸箱,性能优良而稳定。还可用作办公胶水或内墙涂料的黏料。

3.2.3 聚乙烯醇改性淀粉胶黏剂

英文名称:polyvinyl alcohol modified starch adhesive

主要成分:玉米淀粉,聚乙烯醇等

(1)性能指标

(3)生产原理 由氧化玉米淀粉与聚乙烯醇等混合配成。参照3.2.1生产原理。

(4)生产工艺流程(参见图3-2)

图3-2 聚乙烯醇改性淀粉胶黏剂生产工艺流程

①在带搅拌器的反应釜D101中加入总水量的l/5及聚乙烯醇和磷酸三丁酯。在搅拌下加热至85~92℃,使聚乙烯醇全溶后,冷却至60~70℃待用。

②在反应釜D102中加入剩余量水及玉米淀粉,搅拌混匀后加热至60~65℃。加入双氧水,搅拌5~10min后,加入适量氢氧化钠溶液使反应液pH值达到9~l0。保温搅拌约1h,使淀粉发生充分氧化反应。

③加入剩余的氢氧化钠溶液,继续反应30~50min进行糊化。

④反应结束后加入用适量水溶解的硼砂,快速搅拌均匀,制成半透明胶液。

⑤在搅拌下将步骤①所得溶液加入胶液中,搅拌5~10min,胶液与聚乙烯醇溶液充分混匀后即制成产品。

(5)产品用途 主要用于生产瓦楞纸箱及办公胶水或内墙涂料的黏料。

3.2.4 甲基纤维素胶黏剂

英文名称:methyl cellulose adhesive

主要成分:甲基纤维素

(1)性能指标

(3)生产原理 由纤维素与碱和溶剂化剂(水)反应制成碱纤维素;再由碱纤维素与醚化剂氯甲烷或硫酸二甲酯反应得甲基纤维素。主反应式如下:

(4)生产工艺流程(参见图3-3)

①将精制棉浆粕开松并投入浸压机L101中,加入浓度40%的碱液,使纤维素充分碱化,温度35℃,之后经压榨机L102压榨,控制压榨比3.2左右,而后在粉碎老成釜D101中于37℃老成3~4h,此时碱纤维素聚合度为650~800范围内。

图3-3 甲基纤维素胶黏剂生产流程

②上述碱纤维素投入醚化釜D102,抽真空在搅拌下投入精制氯甲烷进行醚化,此时釜内压力约为0.6~0.8MPa,温度为20~35℃。随着醚化进行夹套内热水循环终温在72~73℃,压力为17.8~18.5kg/cm2(1kg/cm2=0.1MPa),全部醚化时间为6h,在边搅拌边加热水下出料,放入洗涤釜D103进行纯化处理。

③经过洗涤纯化后的湿产品(含水约40%~60%)投入耙式干燥器L103干燥即得纤维状成品。

④若把湿产品投入捏合机内进行成型处理,即得MC粉状成品。

(5)产品用途 水溶性甲基纤维素可直接作胶黏剂、增黏剂和乳胶稳定剂。在建筑材料、陶瓷方面作为胶黏剂、悬浮剂、降低絮凝作用,水泥浆中常用作保水剂。在农业方面还可作为肥料的胶黏剂。

3.2.5 羧甲基纤维素

中文别名:羧甲基纤维素(钠),CMC

英文名称:carboxyl methyl cellulose

结构式:(C 6 H 9 O 4 ·OCH 2 COONa) n

(1)性能指标

(3)生产原理 将纤维素与氢氧化钠水溶液或氢氧化钠-乙醇水溶液制成碱纤维素,再与一氯醋酸或一氯醋酸钠作用而得粗制品。碱性产品经干燥、粉碎而成市售羧甲基纤维素(钠盐型)。粗制品则再经过中和、洗涤、除去氯化钠后经干燥,粉碎而成精制羧甲基纤维素钠。化学反应式如下:

(4)生产工艺流程(参见图3-4)

①将F101中乙醇按计量泵入反应釜D101中。

②将经粉碎的纤维素棉绒悬浮于乙醇中,在不断搅拌下用30min加入碱液,保持28~32℃。

③然后降温至17℃后加入一氯醋酸,反应1.5h后升温至55℃反应4h。

④物料泵入中和釜D102,加入醋酸中和反应混合物,经分离溶剂得粗品。

⑤粗品在搅拌机和离心机组成的洗涤设备L101内分二次用甲醇液洗涤,经L102干燥得产品。

(5)产品用途 羧甲基纤维素可形成高黏度的胶体、溶液、有黏着、增稠、流动、乳化分散、赋形、保水、保护胶体、薄膜成型、耐酸、耐盐、悬浊等特性,且生理无害,因此在食品、医药、日化、石油、造纸、纺织、建筑等领域生产中得到广泛应用。可直接做胶黏剂、增黏剂、上浆剂等。

3.2.6 大豆蛋白胶黏剂

英文名称:soy protein adhesive

主要成分:大豆蛋白粉,聚醋酸乙烯等

(1)性能指标

图3-4 羧甲基纤维素(CMC)胶黏剂生产工艺流程

(3)生产原理 以大豆蛋白粉为主要原料,经添加适量高分子改性剂和助剂配制而成。

(4)生产工艺流程(参见图3-5)

图3-5 大豆蛋白胶黏剂生产工艺流程

①在带有搅拌器的反应釜D101中先加入水,升温至60℃时,加入大豆蛋白粉,保温搅拌30~40min后,加入淀粉磷酸钠,继续搅拌30~40min。

②将反应液降至40~50℃,加入尿素及双氰胺,搅拌溶解后,继续搅匀10~15min,再加入聚醋酸乙烯及氧化锌水分散液(5%氧化锌)。同时加入正辛醇及苯甲酸钠,充分搅匀后即可出料包装。

(5)产品用途 适合于自动贴标机贴标。国外在木材工业上亦使用一定量的豆胶。 YY7tZrUKItugNftrrBjHp1UnF1euGNdpOkYU1eaXKR34MatZiRxG3H+4W+AOJKLR

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