淀粉基API木材膠黏劑抗?jié)駸崂匣芯?pdf

1、隨著人們生活水平與環(huán)保意識(shí)的提高，淀粉基水性高分子異氰酸酯(API)木材膠黏劑（簡(jiǎn)稱(chēng)淀粉基API）越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于木材行業(yè)。本文針對(duì)傳統(tǒng)淀粉基膠黏劑的耐水性差等缺點(diǎn)，先對(duì)淀粉進(jìn)行改性處理，再制備淀粉基API。另外受使用環(huán)境影響，淀粉基API的膠接制品的性能下降，影響其使用，揭示環(huán)境因素如濕與熱作用于木制品的機(jī)制和規(guī)律性，能進(jìn)一步完善淀粉基API耐老化性能，提高其膠合制品的耐久性。
　　論文先對(duì)淀粉進(jìn)行酸解氧化處理，制備改性淀粉，

2、再以改性淀粉、丁苯橡膠(SBR)、聚乙烯醇(PVA)和異氰酸酯(P-MDI)為主要因素，所制備膠合木的壓縮剪切強(qiáng)度為衡量指標(biāo)，優(yōu)化出淀粉基API的最佳合成方案，采用化學(xué)分析和儀器分析法對(duì)其性能進(jìn)行了表征;分析了老化處理?xiàng)l件對(duì)淀粉基API及其膠接制品的影響;揭示了不同表面處理方法對(duì)淀粉基API的膠接性能的影響;揭示了淀粉基API的服役期，預(yù)測(cè)淀粉基API膠接木制品的使用期限。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)采用過(guò)硫酸銨對(duì)玉米淀粉進(jìn)行氧

3、化處理，之后加入乙二醇和馬來(lái)酸酐制備改性淀粉，以改性淀粉、SBR、PVA和P-MDI為影響因素，以膠合木的壓縮剪切強(qiáng)度為指標(biāo)，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，優(yōu)化淀粉基API合成配方。結(jié)果表明:按最佳方案合成的淀粉基API，所制備的膠合制品的壓縮剪切強(qiáng)度完全滿足JIS-K6806的要求。同時(shí)采用化學(xué)分析和掃描電鏡(SEM)和傅立葉紅外(FT-IR)對(duì)改性淀粉和淀粉基API的性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明其理化性能指標(biāo)能滿足標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際使用需求。SEM分析表明:酸解

4、氧化對(duì)原淀粉表面進(jìn)行了一定的破壞，合成主劑過(guò)程中淀粉參與反應(yīng)且生成物依附在淀粉表面;淀粉基API的合成使淀粉分子之間更緊密的結(jié)合在一起。FT-IR分析結(jié)果表明:對(duì)淀粉進(jìn)行酸解氧化處理只是增加了玉米淀粉的反應(yīng)活性，并未改變其結(jié)構(gòu)形式，而在主劑和淀粉基API的譜圖中都有新的吸收峰生成，說(shuō)明合成過(guò)程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。
　　(2)對(duì)淀粉基API和市售API膠膜進(jìn)行加速老化和濕熱老化處理，采用FT-IR、熱重(TG)、差示量熱掃描(DSC)

5、、SEM和能量分析光譜儀(EDS)對(duì)膠膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。FT-IR表明，未處理的膠膜中含有大量的未反應(yīng)異氰酸酯基，處理后的膠膜中異氰酸酯基均在不同的周期后消失。從質(zhì)量損失角度分析了淀粉基API的耐久性，老化處理方式不同，膠膜的熱穩(wěn)定性不一樣，濕熱老化處理溫度越高，膠膜越穩(wěn)定。另外處理后的膠膜降解速度也不同，在相同質(zhì)量損失前提下，不同濕熱老化處理溫度下，膠膜的降解速度不一樣;而在同一個(gè)濕熱老化溫度下，不同處理周期的膠膜降解速度基本相同。分析

6、了不同濕熱老化溫度下淀粉基API的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的變化，結(jié)果表明隨著濕熱老化溫度升高和濕熱老化周期的延長(zhǎng)，淀粉基API的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度都在降低。從膠合制品的膠接性能分析老化處理效果，結(jié)果表明，未處理的試樣隨著放置周期增加初期壓縮剪切強(qiáng)度增加后來(lái)趨于穩(wěn)定，加速老化處理后的試樣強(qiáng)度下降比濕熱老化處理快，而在不同濕熱老化處理溫度下，隨著處理溫度升高，壓縮剪切強(qiáng)度下降速度增快。隨著濕熱老化溫度升高和老化周期的延長(zhǎng)，淀粉基API粘接接頭破壞在不同

7、程度的增加。EDS分析表明粘接接頭中氧元素含量隨著濕熱老化處理溫度和老化周期的變化而產(chǎn)生不同的變化，說(shuō)明在濕熱老化過(guò)程中水分?jǐn)U散到粘接接頭內(nèi)部。隨著濕熱老化溫度升高和老化周期延長(zhǎng)，淀粉基API的吸水率也在增加。
　　(3)采用表面處理可以提高粘接接頭的耐久性。對(duì)基材分別進(jìn)行了砂紙打磨、化學(xué)氧化和偶聯(lián)劑處理，分析不同處理方法對(duì)淀粉基API膠接性能的影響。處理工藝參數(shù)分別是砂紙1000目，化學(xué)氧化劑濃度為20％，偶聯(lián)劑濃度3％，木材表

8、面經(jīng)過(guò)這樣處理后，能提高其膠接性能。經(jīng)過(guò)X—射線光電子能譜(XPS)分析，砂紙打磨只是改變木材表面粗糙度，其成分并未發(fā)生變化，化學(xué)氧化處理改性木材表面的極性，偶聯(lián)劑處理在木材表面形成過(guò)渡層，兩種方法處理后木材表面元素的價(jià)態(tài)和含量都發(fā)生了變化。FT-IR分析表明，砂紙打磨的試樣保留著未處理木材所具備的特征峰，而經(jīng)過(guò)化學(xué)氧化和偶聯(lián)劑處理的木材，有些特征峰會(huì)消失。表面處理的木材進(jìn)行濕熱老化處理后，粘接接頭的吸水率下降，下降幅度順序是偶聯(lián)劑＞化

9、學(xué)氧化＞砂紙打磨，同時(shí)粘接接頭的破壞形式也不相同。
　　(4)水分在表面處理后的粘接接頭中擴(kuò)散系數(shù)降低，說(shuō)明表面處理能有效降低水分在粘接接頭中的擴(kuò)散速率。因此，表面處理能夠提高粘接接頭的耐久性。推導(dǎo)出濕熱老化溫度與API粘接接頭達(dá)到服役期的關(guān)系式，計(jì)算粘接接頭在不同濕熱老化條件下達(dá)到服役期需要的時(shí)間。推導(dǎo)在不同濕熱老化條件下粘接接頭達(dá)到服役期時(shí)濕熱老化溫度與膠黏劑玻璃化溫度和吸水率的關(guān)系式，計(jì)算不同濕熱老化條件下粘接接頭達(dá)到服役期