丙烯酸系共聚物改性玉米淀粉胶粘剂

摘要:介绍了丙烯酸（AA)-丙烯酰胺（AAm）共聚物改性玉米淀粉胶粘剂的制备方法。研究了聚合反应温度、AA-AAm共聚物、引发剂及淀粉的用量、PH值等各种因素对胶粘剂性能的影响。改性的胶粘剂表现出良好的粘接性能，适用于瓦楞纸箱的生产。 
    
    玉米淀粉胶粘剂具有粘接强度高、无腐蚀性、制备简单、成本低、防潮性能好等优点，广泛用于瓦楞纸箱的制造。随着我国的对外开放，出口贸易增加，瓦楞纸箱的用量越来越大，质量要求越来越高，用氧化、糊化玉米淀粉方法生产的胶粘剂已不适应优质瓦楞纸箱生产的需求。为了寻求高质量的瓦楞纸箱用胶粘剂，人们采用加入聚乙烯醇［、聚丙烯酰胺［、脲醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛等方法对玉米淀粉胶粘剂进行改性。笔者采用在聚乙烯醇溶液中先将AA-AAm共聚合，然后再加入玉米淀粉加热糊化的方法制得了快干型的玉米淀粉胶粘剂，适用于瓦楞纸箱的快速生产。
    
    1 实验部分
    
    1.2 主要原料 
     
    丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AAm），工业聚合级；聚乙烯醇（PVA1799）、玉米淀粉、氨水，工业品；过硫酸铵、亚硫酸氢钠，化学纯。
    
    1.2制备方法 
     
    将一定量的PVA和水加入反应釜内，于90℃搅拌4h使PVA完全溶解。降温至80℃，滴加AA、AAm的混合液和过硫酸铵、亚硫酸氢钠的混合液，约11.5h滴完，保温反应0.5h。然后加入玉米淀粉，继续加热搅拌并使之糊化，加入防腐剂搅拌均匀，降温至50℃以下，用氨水调节PH值为810后出料。
    
    1.3 性能测试
    
    粘度 按GB/T 2794-1995测定。
    
    PH 值用PHS-3型酸度计测定。
    
    粘接强度 按GB 5034-85测定
2 结果与讨论
    
    2.1 影响粘度的几种因素
    
    2.1.1 聚合反应温度对粘度的影响
    
    AA-AAm共聚合反应温度对粘度的影响见图1。
    
    由图1 可见，粘度随反应温度的升高而增大，达到最大值后减小。因为反应温度与反应速率常数遵循 ;关系式。当温度升高时，AA-AAm反应速率常数增大，共聚物的分子质量增大，粘度增加；反应温度继续升高，解聚反应也加快，共聚物分子质量减小，故粘度下降。反应温度控制在80℃左右较为合适。 
     
    2.1.2 引发剂用量对粘度的影响 
     
    在聚合反应过程中，增加引发剂用量，聚合反应速率加快，体系的粘度增大，如图2所示。但是，引发剂用量过大时，体系中游离基浓度增大，链终止速度加快，链增长速率减小，共聚物分子质量下降。引发剂质量分数为0.6%,0.8%较好。 
     
    2.1.3 AA-AAm共聚物用量对粘度的影响 
     
    由图3可见，随着AA-AAm共聚物用量增加，体系粘度增大。因为AA与AAm都是水溶性很好的单，很容易聚合成高聚物。共聚物中含有―COOH、―COO-、―CONH2等亲水性基团，它们易与水分子形成氢键。而共聚物中的碳链结构通过缔合作用在分子间形成网状结构，从而使大分子链间进一步聚集形成以聚合物为中心的庞大的流体力学体积，使体系的粘度增加。但是， AA-AAm共聚物的量不能太大，否则导致体系凝胶，失去粘性。聚物质量分数控制在06%,8%较合适。
    
    2.1.4 淀粉用量对粘度的影响 
     
    增加淀粉用量，体系粘度增大。实验证明，淀粉质量分数控制在25%左右较适宜。
    
    2.2 值对胶粘剂稳定性的影响
     
   由图4可见，随着PH值升高，体系的稳定性增加。因为氨水的加入使共聚物中羧基（―COOH）转变成羧酸铵盐（―COO-NH4+），增加了共聚物的负电荷密度，使共聚物间的排斥作用增大，聚集作用减小，同时还增加了与水的氢键作用，增大AA-AAm聚合物的水溶性，因此体系的稳定性增加。
    
    2.3 共聚物用量对粘接强度的影响 
   &n