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羧甲基纤维素(CMC)复配淀粉胶粘剂的研究

代永上  
【摘要】:淀粉是一种便宜易得,无毒环保的天然高分子原料,用于胶粘剂行业优点突出,如低成本,无污染,但原淀粉在物理性能和化学性能上都存在缺陷。本研究通过对淀粉进行糊化氧化处理,再复配以羧甲基纤维素(CMC),增加粘结强度,缩短干燥时间,提高原淀粉的初粘性,同时改善其它性能。 论文文中首先对淀粉的氧化过程进行了初步探讨和研究。通过分析对比,选择高锰酸钾(KMnO4)作为氧化剂,氢氧化钠(NaOH)作为糊化剂。考察了淀粉用量、反应温度和反应时间对胶黏剂性能的影响,得出了最佳的工艺参数。并且通过淀粉糊化、氧化过程前后的红外图谱的比较,探讨了淀粉糊化、氧化前后淀粉分子微观结构的变化情况。研究结果表明:在溶解度范围内粘度随淀粉浓度增大而不断增大;反应温度选择65℃最佳。在红外图谱中可以看出,占总数极少量的羟基(-OH)被氧化成羧基(-COOH);氧化之后部分淀粉链单元由环状变为直链,糊化后淀粉聚集态体系的氢键被大量的破坏。 在确定淀粉用量、反应温度和反应时间工艺参数的基础上,研究了复配高分子用量对淀粉胶粘剂性能的影响。采用正交设计实验方法,考察了羧甲基纤维素(CMC)以及四硼酸钠的用量对淀粉胶粘剂几个主要指标的影响。探讨了各组分用量对性能变化的作用原因,并通过综合考虑得出了各组分的最佳配比范围。 通过分析正交设计实验结果,得出了以下结论:1)试验设定条件下,羧甲基纤维素(CMC)对于粘度影响明显,在一定范围内粘度随羧甲基纤维素(CMC)量的增加而增大。2)在试验设定条件下,羧甲基纤维素(CMC)和四硼酸钠对干燥时间影响明显而反应时间微弱,羧甲基纤维素(CMC)和四硼酸钠则分别起到降低和提高干燥速率的作用。3)在试验设定条件下,羧甲基纤维素(CMC)和四硼酸钠用量对粘结强度影响显著,而其他因素较弱。粘结强度随反应时间先增加后降低。 以正交实验得出的配比和工艺为基础,加入各种其他,制备出性能较为优良的复配淀粉胶粘剂。总结出较佳的生产配方用量为:淀粉50g,氢氧化钠5g,高锰酸钾0.5g,羧甲基纤维素10g,四硼酸钠3g,尿素和乙醇适量。此种产品具有粘结力强、初粘度大、干燥时间短和无毒无污染等优点,在工业生产和生活中应用前景十分广泛。


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