1、新型環(huán)保型PVA-DAS地毯膠粘劑摘 要將淀粉改性得到優(yōu)異的雙醛淀粉粉，代替甲醛與聚乙烯醇縮合反應(yīng)，合成出全新無毒環(huán)保的聚乙烯醇-雙醛淀粉膠粘劑。介紹了雙醛淀粉的制備原理及制備方法。采用正交優(yōu)化法，探究了以小麥淀粉為原料，高碘酸鈉為氧化劑，制備雙醛淀粉時的最佳工藝條件。得到制備高雙醛含量雙醛淀粉最佳工藝條件反應(yīng)溫度為40，反應(yīng)時間為4小時，高碘酸鈉濃度為0.8 mol/L，pH值為4.0，高碘酸鈉與淀粉摩爾比為1.1: 1。討論了雙醛淀粉與聚乙烯醇的反應(yīng)機理,并對二者反應(yīng)的影響因素進行概括分析。采用正交優(yōu)化法探究了PVA-DAS膠粘劑中，雙醛淀粉與聚乙烯醇摩爾比、pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間對膠

2、粘劑剝離度的影響。制備所得PVA-DAS膠粘劑經(jīng)測試，性能優(yōu)異，粘接強度高，成本低，符合綠色環(huán)保要求，值得大力推廣與應(yīng)用。關(guān)鍵詞：地毯，雙醛淀粉，正交法，聚乙烯醇，膠粘劑The Preparation of PVA-DAS Glue of CareptABSTRACTThe dialdehyde starch which has excellent property was prepared by modifying starch. We used dialdehyde starch to condense with PVA instead of formaldehyde and synthe

3、sized the new and nontoxic PVA- dialdehyde starch glue. The paper introduced the Preparation of dialdehyde starch Principles and Preparation. Orthogonal optimization method used to explore the wheat starch as raw material, sodium periodate as oxidant to prepare dialdehyde starch at optimum condition

4、s, which is that reaction temperature 40°C , reaction time 4 hours, reaction concentration of sodium periodate 0.8mol/L, pH 4 and ratio of sodium periodate to stareh 1.1:1.It discussed dialdehyde starch and the reaction mechanism of PVA and the impact of the two factors of response to a general

5、 analysis of. Orthogonal optimization method used to explore the PVA-DAS adhesive, dialdehyde starch and polyvinyl alcohol molar ratio, pH, reaction temperature, reaction time on the degree of adhesive peeling.KEY WORDS: carept; dialdehyde starch; orthogonal; PVA;glue目錄第1章緒 論11.1地毯及其膠粘劑11.2地毯膠粘劑的研究現(xiàn)

6、狀21.3雙醛淀粉的生產(chǎn)工藝流程4第2章 正交優(yōu)化制備雙醛淀粉的分析方法72.1引言72.2實驗部分7藥品8實驗儀器8雙醛淀粉的制備8雙醛含量的測定82.3結(jié)果與討論92.4正交優(yōu)化確定最佳工藝條件選擇92.5雙醛淀粉結(jié)構(gòu)表征112.6 本章小結(jié)11第3章 PVA-DAS 地毯粘合劑的合成及其性能研究123.1 引言123.2 實驗部分12藥品及原料12實驗儀器13 PVA-DAS粘合劑的制備133.2.4 剝離強度樣條制備13剝離強度的測定143.3結(jié)果與討論14正交優(yōu)化確定最佳工藝條件選擇143.4 本章小結(jié)15結(jié)論16致 謝17參考文獻18第1章 緒 論 1.1地毯及其膠粘劑地毯是以棉、

7、麻、毛、絲、草等天然纖維或化學(xué)合成纖維類原料，經(jīng)手工或機械工藝進行編結(jié)、栽絨或紡織而成的地面鋪敷物。它是世界范圍內(nèi)具有悠久歷史傳統(tǒng)的工藝美術(shù)品類之一。覆蓋于住宅、賓館、體育館、展覽廳、車輛、船舶、飛機等的地面。既具有防潮、隔熱、減少噪聲和舒適等功能，也有高貴華麗、美觀悅目的裝飾效果，從而成為高級建筑裝飾的必備產(chǎn)品。 地毯的分類方法很多，按制作方法可分為：機制地毯、手工地毯。機制地毯又包括簇絨地毯和機織威爾頓地毯、機織阿克明斯特地毯；按使用功能分類可分為：商用地毯、家用地毯、工業(yè)用地毯按用途分有地毯、炕毯、壁毯、祈禱毯等；按地毯材質(zhì)分類有：純毛地毯、混紡地毯 、化纖地毯 、塑料地毯隨著社會經(jīng)濟和

8、生活水平的日益提高，地毯在日常工作生活和汽車、飛機等裝飾的方方面面得到到越來越廣泛的應(yīng)用如用于住宅、賓館酒店、辦公室、超市、醫(yī)院、學(xué)校、影劇院等場所被普遍使用，并隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，地毯的使用范圍會逐步加大，覆蓋面會更廣。隨著對地毯需求的日益增多，人們對地毯的質(zhì)量也被提出了更高的要求，地毯的質(zhì)量是多方面的，其中地毯的膠粘就是比較重要的一個方面。大家都知道，地毯是機織而成的，由經(jīng)緯紗織成面，絨紗織成以經(jīng)緯紗織成的面為基礎(chǔ)的美麗圖案，而形成三維空間的立體結(jié)構(gòu)。對于地毯絨紗，要是不采用方法給予加固，其很容易脫落，使用壽命就會很短。因此，采用膠接方法，給以膠接，便可保證地毯的使用。為何采用膠粘方法

9、固定絨紗哪？這便是膠接技術(shù)的特點。由于絨、經(jīng)、緯紗都是紡織物，傳統(tǒng)的鉚接、焊接、螺接都不適用，熱固法更不能為。而膠粘方法，卻有不受材料、種類和幾何形狀的限制，不管薄與厚、硬與軟、大與小，不同材質(zhì)之間都能連接，而且膠接力均勻，無應(yīng)力集中，且工藝設(shè)備要求比較簡單，操作方便，最主要的是膠接后的結(jié)果滿足了地毯的使用要求1。膠粘劑，又稱“膠”，是能把兩個或多個物體膠接在一起，并且在結(jié)合處有足夠強度的物質(zhì)。用膠粘劑連接兩個物體的連接技術(shù)，稱膠粘技術(shù)。現(xiàn)在，地毯膠多采用聚酯酸乙烯酯乳膠。此膠的主要化學(xué)成分為聚酯酸乙烯酯。此膠俗稱白膠或白乳膠。此種膠液是由數(shù)種粘著劑、助劑在溶劑中分散調(diào)制而成的多相分散體系。這

10、種體系是溶液、溶膠、懸浮體和乳狀液的混合體。此膠的具體組成及助劑成分，本文不做贅述，現(xiàn)只以白膠為例說明白膠與地毯進行膠接的過程。大家都知道，將被粘物與膠進行膠粘結(jié)合，必須使膠粘劑與被粘物接觸，這是首要條件，如果膠粘劑是液體，被粘物是固體，則此過程為濕潤過程。濕潤過程是液態(tài)物質(zhì)在固態(tài)物質(zhì)表面分子力的作用下均勻分布的現(xiàn)象。膠粘劑完全濕潤被粘物是獲得高強度膠接接頭的必要條件，如果濕潤不完全，就會產(chǎn)生膠層缺膠，導(dǎo)致膠接強度下降1。1.2地毯膠粘劑的研究現(xiàn)狀國內(nèi)地毯工業(yè)發(fā)展迅速，尤其是化纖地毯。隨著地毯工業(yè)的迅速發(fā)展，品種也不斷增加，主要有栽絨地毯、針刺地毯和靜電植絨地毯等。其中以栽絨地毯產(chǎn)量為最高，占

11、總產(chǎn)量的80%，所需用的粘合劑量巨大。所以地毯膠黏劑的有廣闊的發(fā)展前進，市場上常用的地毯粘合劑主要有丙烯酸系列乳液、酯酸乙烯酯乳膠、PVA縮甲醛類、EVA等等。李承茂2以聚乙烯醇(PVA)為主，用甲醛改性，再配制混合交聯(lián)劑，而制得PVA縮甲醛地毯粘合劑。經(jīng)本品整理后的織構(gòu)地毯，舒展、厚重、挺括、富有彈性，防潮、防霉，不變形，不變質(zhì)，經(jīng)久耐用。但此法最大的缺點是甲醛具有強烈的刺激氣味，能刺激眼睛與呼吸道的粘膜而流涕，長期接觸會發(fā)生支氣管炎及皮膚炎等，因此有害身體健康，尤其是對從事生產(chǎn)的工人，并且污染環(huán)境。李勝3等人研究的TR-96型地毯粘合劑，以丙烯酸(工業(yè))；丙烯酸酯(工業(yè))；苯乙烯(工業(yè))；

12、丙烯(工業(yè))；N-羥甲基丙烯酰胺(NMA)；PA-862增稠劑(自產(chǎn))；乳化劑(工業(yè))；催化劑(試劑)；去離子水(比電阻>5×105)。采用自交聯(lián)丙烯酸聚樹脂乳液的合成方法，對該合成反應(yīng)的投料比例，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時間等基本工藝作了分析和探討。該地毯粘合劑在國內(nèi)經(jīng)多家地毯廠使用，效果良好。它對丙絨等纖維均具有優(yōu)良的粘接力和良好的綜合加工性能，很適合于作為地毯的背膠和疊層粘接用膠，并且有與無機填料相容性好、填充劑量大、涂布量低、剝離強度高、彈性好、手感適宜、不龜裂等優(yōu)點。但是共聚反應(yīng)溫度對共聚單體反應(yīng)好壞有直接影響，反應(yīng)溫度不易控制，反應(yīng)溫度低，未反應(yīng)的殘留單體含量越高，這對充分利

13、用原料，降低原料成本不利。而且丙烯酸醋類乳液膠，原液成本高，使用時有刺激性氨臭味。同時也影響工廠的環(huán)境衛(wèi)生。劉都寶4合成的地毯用水性聚氨酯膠黏劑，以甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚酯二元醇、聚醚二元醇、二羥甲基丙酸等為主要原料制得水性聚氨酯膠黏劑，對WPU的乳液和膠膜進行分析和表征，并且討論聚醚(N-220)與聚酯(PS)質(zhì)量比、TMP與DEG的質(zhì)量比、DMPA用量對粒徑的影響，最后制得了綜合性能優(yōu)異的地毯用水性聚氨酯膠黏劑。但它的缺點是耐熱性較差，在高溫、高濕環(huán)境下易水解，降低粘合度。陳昌文5等人以醋酸乙烯為主體，用丙烯酸丁醋改性，經(jīng)乳液聚合，制得VAB型地毯拈合劑，但乳液的引發(fā)聚合，影響的因素

14、很多，如表面活性劑的選擇，引發(fā)劑的加入量，單體的添加法，聚合狀況，攪拌速度等條件的不適宜，都有可能導(dǎo)致聚合物的不穩(wěn)定性，將生成凝聚物(塊狀)，進一步引起乳液的破壞，使聚合物乳液不再具有流動性。曾德芳6采用聚丙烯酸酯和硅溶膠改性聚乙烯醇縮甲醛的方法, 用此法制得的白乳膠與傳統(tǒng)的聚醋酸乙烯酯白乳膠相比較,具有抗凍性好、貯存穩(wěn)定、性能好以及用途更廣等特點。但此法成本較高，不適宜大范圍推廣。王新波等7利用雙醛淀粉代替甲醛與尿素制備了脲-雙醛淀粉膠黏劑。具體工藝條件為；將淀粉雙醛化，分兩次加入尿素，在酸性條件，縮合到一定黏度，調(diào)pH值至弱堿性，加入硼砂絡(luò)合，整個反應(yīng)僅需1h。制得的脲-雙醛淀粉膠黏劑含有

15、醛基、酰胺、羥甲基等官能團，粘結(jié)強度達到2.3 MPa。梁柏林，周民杰8研究了由淀粉改性制備雙醛淀粉作為含醛物料與聚乙烯醇進行縮合反應(yīng)，由此制備了環(huán)保無毒的聚乙烯醇-雙醛淀粉膠黏劑。縱觀地毯膠黏劑的研究現(xiàn)狀，從發(fā)展的趨勢可以看出，地毯膠黏劑生產(chǎn)技術(shù)正朝著環(huán)保化、低成本、省資源、無公害、高黏性和無溶劑化方向發(fā)展，改性淀粉膠黏劑無毒無味，成膜性好，具有良好的黏合性能，作為一種綠色環(huán)保型產(chǎn)品更是符合社會需求。所以改性淀粉膠黏劑在膠黏劑行業(yè)具有巨大的開發(fā)潛力和廣闊的市場前景9。我們要采用的是雙醛淀DAS, 雙醛淀粉是改性淀粉的一種，用高碘酸及其鹽氧化淀粉即可得到。由于雙醛淀粉具有許多活潑的醛基基團，所

16、以具有優(yōu)異的物化、生化性能。國外最早由美國農(nóng)業(yè)部北方研究所于上世紀50年代開發(fā)，已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，并已廣泛應(yīng)用于造紙、紡織、建材、皮革、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)。以日、美、歐等多家公司為首所發(fā)布的專利數(shù)量已超過百篇,至今該領(lǐng)域的研究開發(fā)仍非常活躍，且應(yīng)用范圍不斷被拓寬。我國擁有豐富的淀粉和碘資源，但在雙醛淀粉領(lǐng)域的研究開發(fā)及應(yīng)用工作方面做得較少。因此，在我國盡早開發(fā)雙醛淀粉的新產(chǎn)品是非常必要且可行的。另外在雙醛淀粉的制備中可以采用非均相體系或擬均相體系進行。擬均相體系制備雙醛淀粉可使氧化反應(yīng)速度提高,反應(yīng)條件溫和，可改善產(chǎn)品性能。1.3雙醛淀粉的生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)雙醛淀粉的工藝原料主要是高碘酸

17、及其鹽和淀粉。高碘酸是由碘制得。我國的鹽湖中，碘資源是較豐富的，對于生產(chǎn)雙醛淀粉中少量的碘耗，國內(nèi)是能夠自給的，淀粉資源也是很豐富的，即原材料可以滿足，關(guān)鍵的問題就是要采用經(jīng)濟、有效的生產(chǎn)工藝。制備雙醛淀粉的工藝方法10-13雙醛淀粉的制備有一步法和二步法，現(xiàn)分述如下：一步法Mehitrette等人分別在1957年和1959年發(fā)表了淀粉經(jīng)一步電解氧化過程制取雙醛淀粉的方法(簡稱一步法)。一步法制備雙醛淀粉工藝流程如圖下所示：反應(yīng)的主要設(shè)備是隔膜電解槽，以鉑、鉛做陽極，以鐵做陰極，陽極室中加入一定濃度的淀粉乳液，碘酸或其鈉鹽溶液，稀氫氧化鈉，陰極室中加入稀氫氧化鈉，在電解槽中通入直流電時，電極反

18、應(yīng)如下:在陽極室中，由于淀粉的存在，反應(yīng)(l)生成的IO4-與淀粉發(fā)生氧化反應(yīng)，生成雙醛淀粉：反應(yīng)(3)生成的IO3-重新在陽極板上進行反應(yīng)(l)生成的IO4-再進行反應(yīng)(3)。當(dāng)反應(yīng)體系中淀粉達到規(guī)定的雙醛含量時停止反應(yīng)。陽極液經(jīng)過濾，濾餅用水反復(fù)洗滌至無IO3-，再用丙酮洗滌，之后干燥、粉碎，即得雙醛淀粉，濾液及洗液回收循環(huán)使用。一步法如能解決陽極材料即可降低高碘酸的消耗，使成本降低，具有很好的應(yīng)用前景。二步法Venkatachay研究了電解氧化二步法，而Pfeifer等首先將二步法推廣到工業(yè)化生產(chǎn)。二步法制備雙醛淀粉工藝流程如下圖所示：將高碘酸或其鈉鹽配成一定濃度的溶液，送入反應(yīng)器中攪拌

19、；調(diào)pH值；將一定濃度的淀粉乳液連續(xù)加入反應(yīng)器中，在規(guī)定的溫度條件下反應(yīng)一定的時間；反應(yīng)結(jié)束后將混合物過濾，濾餅用水反復(fù)洗滌至無IO3-一離子，再用丙酮洗滌，以防止干燥后結(jié)塊；干燥，得白色雙醛淀粉，濾液及洗液送出回收，重復(fù)使用一步法中淀粉的氧化和氧化劑的回收都是在同一個設(shè)備(電解槽)中進行，工藝流程較短，操作較簡單，但反應(yīng)的效率較低；如果用鉛作為陽極，最終產(chǎn)品中鉛的含量會較高，若能找到合適的陽極材料，并對反應(yīng)的型式加以改進，提高反應(yīng)效率，可以得到質(zhì)量較好的雙醛淀粉產(chǎn)品。二步法中淀粉的氧化和氧化劑的回收不是在同一個設(shè)備中進行，而是分開進行，雖然工藝流程較長，但是操作較簡單，反應(yīng)過程容易控制，雙醛

20、淀粉的產(chǎn)品質(zhì)量好，氧化劑的損失較少。本實驗的重要意義在于制備了環(huán)保無毒無味的雙醛淀粉膠黏劑，不但對環(huán)境沒有污染，尤其是改善了從事生產(chǎn)的工人的工作環(huán)境，減少了對身體健康的危害。同時制備的雙醛淀粉膠黏劑具有優(yōu)良的性能，并且降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，具有很好的應(yīng)用前景。第2章 正交優(yōu)化制備雙醛淀粉的分析方法2.1引言雙醛淀粉是一種重要的化工原料，它是以淀粉為原料，用高碘酸或高碘酸的鈉鹽作為氧化劑,使淀粉的2,3-鄰二羥基氧化成二醛。雙醛淀粉具有許多優(yōu)越的特性，廣泛用于造紙、制革、紡織、涂料、食品、膠粘劑、醫(yī)藥、煙草、塑料等工業(yè)。雙醛淀粉最早由美國農(nóng)業(yè)部北方研究所在20世紀50年代開發(fā)

21、的，以后又有許多改進,國外已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。盡管我國淀粉資源豐富，但雙醛淀粉的生產(chǎn)和開發(fā)尚屬起步階段。本文以小麥淀粉為原料，高碘酸鈉為氧化劑，采用正交優(yōu)化法對制備雙醛淀粉的工藝條件進行了研究14。制備原理15高碘酸及其鹽類氧化淀粉，反應(yīng)具有專一性,脫水葡萄糖單位的C2和C3碳原子上的羥基被氧化成醛基；C2-C3碳鍵斷裂，從而生成雙醛淀粉,其反應(yīng)方程式如下：在反應(yīng)過程中所生成的醛基很少以游離的醛形式存在,其主要結(jié)構(gòu)是水合半醛醇和分子內(nèi)及分子間的半縮醛。這種潛在的醛基可以發(fā)生醛類和和半縮醛的許多反應(yīng)，能與酸或亞硫酸鹽離子、醇類、胺類、肼類、酰類等物質(zhì)進行反應(yīng)15，因此，雙醛淀粉具有很的高化學(xué)

22、活性。2.2實驗部分2.2.1藥品表1-1實驗藥品供應(yīng)名稱廠家備注小麥淀粉自產(chǎn)食品級高碘酸鈉天津市標(biāo)準(zhǔn)有限公司分析純氫氧化鈉天津市大陸化學(xué)試劑廠分析純硫酸中國宿州化學(xué)試劑廠分析純丙酮天津市富宇精細化工有限公司分析純酚酞天津化學(xué)試劑三廠分析純鹽酸山東蓬萊市雙雙化工有限公司分析純PH試紙上海三愛思試紙有限公司廣泛試紙2.2.2實驗儀器DJIC 增力電動攪拌器；78HW-1型恒溫磁力攪拌器：江蘇金壇市醫(yī)療儀器廠；SHZ-D()循環(huán)水式真空泵：上海予華儀器有限公司；ZF-9051真空干燥箱：上海實驗電爐廠；AB204-S電子天平。2.2.3雙醛淀粉的制備將恒溫槽中溫度調(diào)好，控制在某一試驗條件溫度下，再

23、將稱量好的一定量小麥淀加入到試驗條件下的某一濃度的高碘酸鈉溶液中，攪拌幾分鐘，然后調(diào)節(jié)pH值到試驗條件下的某一pH，攪拌均勻后，用黑膠袋包好三口燒瓶，放入恒溫槽中，不斷攪拌，反應(yīng)到規(guī)定的時間,取出抽濾,洗滌至中性,再用少量丙酮一次(目的是防止產(chǎn)物干燥時結(jié)塊)，晾干后放入40下的真空箱干燥,便可得到雙醛淀粉。2.2.4雙醛含量的測定15 測定醛基含量的方法有：堿消耗法，其原理是利用雙醛可以發(fā)生分子內(nèi)Cannizzaro反應(yīng)，然后用酸堿滴定來確定雙醛含量，該方法適應(yīng)性廣，抗干擾能力強，操作簡單；氫硼化鈉還原法，該方法所用裝置需專門制作，應(yīng)用受到限制；對硝基苯肼分光光度計法，該方法重現(xiàn)性差。本實驗采

24、用堿消耗法分析雙醛含量，分析步驟如下：準(zhǔn)確稱取已充分干燥的產(chǎn)物樣品0.15-0.20 g于100mL錐形瓶中，精密加入0.25 mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液10.0mL，振蕩錐形瓶使樣品溶解，得到淡黃色溶液，然后迅速置于70水浴加熱2分鐘，取出迅速在流動的自來水中沖洗冷卻l分鐘，這時得到深黃色溶液，然后加入0.125mol的硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液15.0mL和蒸餾水30.0mL，再以酚酞為指示劑，用0.25mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，按下式計算產(chǎn)物的雙醛含量：式中:W為樣品重量(g)；X為樣品水分含量(%)；C1為NaOH濃度(mol/L)；V1為Na0H消耗總體積(L)；C2為準(zhǔn)確加入H2

25、SO4濃度(mol/L)；V2為準(zhǔn)確加入H2SO4體積(L)；161為淀粉鏈節(jié)中有一半轉(zhuǎn)化為雙醛單位平均分子量。2.3結(jié)果與討論 影響雙醛淀粉產(chǎn)物性能的因素有反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、高碘酸鈉濃度、反應(yīng)pH值及高碘酸鈉與淀粉的摩爾比，下面將逐一進行研究，并根據(jù)單因素實驗的結(jié)果，進行正交試驗設(shè)計，找出最佳的制備工藝條件。2.4正交優(yōu)化確定最佳工藝條件選擇根據(jù)上述單因素實驗結(jié)果，高碘酸鈉與淀粉摩爾比為1.1:1不變，對反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、高碘酸鈉濃度、pH值四個因素取三水平，進行L9 (34)正交實驗優(yōu)化。因素水平見表1，正交試驗結(jié)果見表2表1四因素三水平L9(34)正交實驗因素水平因 素水 平反應(yīng)溫度

26、/反應(yīng)時間/hNaIO4濃度/mol.L-1pH值A(chǔ)BC D 1303 0.4 3 2404 0.6 4 3505 0.8 5表2正交實驗序 號ABCD雙醛含量（）1111180.892122290.583133388.304212391.805223193.626231297.857313288.908321391.229332185.50K1259.77261.59269.96260.01總和T808.66K2283.27275.42267.88277.33K3265.62271.65270.82271.32k186.5987.2089.9986.67k294.4291.8189.2992

27、.44k388.5490.5590.2790.44Rj7.834.610.985.77最佳水平A2B2C3D2因素方次順序A>D>B>C 由表2正交實驗結(jié)果可知:反應(yīng)溫度對反應(yīng)影響最大，高碘酸鈉濃度對反應(yīng)影響最小;最優(yōu)化工藝條件為A2B2C3D2，即反應(yīng)溫度為40，反應(yīng)時間為4小時，高碘酸鈉濃度為0.8 mol/L，pH值為4.0，在此工藝條件下進行實驗，產(chǎn)物雙醛含量可達99%。2.5雙醛淀粉結(jié)構(gòu)表征 圖1-6雙醛淀粉結(jié)構(gòu)表征圖由圖1-6中的紅外光譜圖可知,由于淀粉(a)被氧化后,在淀粉糖環(huán)上的C2、C3處形成了雙醛，所以中1702 cm-1處出現(xiàn)了醛羰基的C=O吸收峰，而在

28、1081 cm-1處羥基的C-O吸收峰都減弱。2.6 本章小結(jié)(1)影響制備雙醛淀粉雙醛含量因素主次順序為A>D>B>C，即反應(yīng)溫度>pH值>反應(yīng)時間>高碘酸鈉濃度，反應(yīng)溫度對反應(yīng)影響最大，高碘酸鈉濃度對反應(yīng)影響最小。(2)制備高雙醛含量雙醛淀粉最佳工藝條件:反應(yīng)溫度為40，反應(yīng)時間為4小時，高碘酸鈉濃度為0.8 mol/L，pH值為4.0，高碘酸鈉與淀粉摩爾比為1.1: 1。第3章 PVA-DAS 地毯粘合劑的合成及其性能研究3.1 引言 聚乙烯醇（PVA）在酸性條件下與甲醛反應(yīng)生成的聚乙烯醇縮甲醛膠，因具有粘接力強、黏度大、成本低廉等優(yōu)點，曾等到廣泛應(yīng)用

29、。隨著人們環(huán)保意識的增強，國家對縮醛類膠水中游離甲醛揮發(fā)量的限制越來越嚴格。近年來人們?yōu)榻档涂s醛類膠水中游離甲醛揮發(fā)做了大量工作，并取得了一定進展。但這些改性方法只能降低膠粘劑中游離甲醛的含量，而不能完全消除8。將淀粉用高碘酸氧化，使之轉(zhuǎn)化為雙醛淀粉（DAS），以雙醛淀粉取代甲醛作為含醛物料與聚乙烯醇進行反應(yīng)，可從根本上消除甲醛的危害。將雙醛淀粉與聚乙烯醇進行反應(yīng)制備PVA-DAS環(huán)保型膠粘劑是一種全新的嘗試。PVA-DAS反應(yīng)原16一定溫度和酸性條件下，雙醛淀粉與聚乙烯醇反應(yīng)制備了DAS-PVA膠粘劑，反應(yīng)過程如下：聚乙烯醇與雙醛淀粉發(fā)生反應(yīng)后，分子鏈上部分羥基結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榭s醛和半縮醛結(jié)構(gòu)，如

30、縮醛度過大，膠液的水溶性降低，甚至出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象。3.2 實驗部分3.2.1藥品及原料表2-1實驗藥品供應(yīng)名稱廠家備注PVA天津市大陸化學(xué)試劑廠分析純DAS自 產(chǎn)分析純丙酮天津市富宇精細化工有限公司分析純四硼酸鈉天津德恩化學(xué)試劑有限公司分析純鹽酸山東蓬萊市雙雙化工有限公司分析純PH試紙上海三愛思試紙有限公司廣泛試紙3.2.2實驗儀器AB204-S電子天平；DJIC 增力電動攪拌器；78HW-1型恒溫磁力攪拌器：江蘇金壇市醫(yī)療儀器廠3.2.3 PVA-DAS粘合劑的制備有分析天平稱取50g的聚乙烯醇水溶液加入三口瓶中，再稱取試驗條件下的一定質(zhì)量的雙醛淀粉加入三口瓶，用玻璃棒攪拌幾分鐘，攪拌均勻后，

31、然后用0.1mol/L的稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值到2，將三口瓶放入恒溫油浴中，溫度控制在某一試驗溫度，開啟攪拌器恒溫反應(yīng)到規(guī)定時間，反應(yīng)結(jié)束后用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH到6，最后加入一定質(zhì)量（雙醛淀粉質(zhì)量的2）的四硼酸鈉。3.2.4 剝離強度樣條制備取2.5g合成樹脂，10.0 g羧基丁苯乳液，45.0 g輕鈣，加入10.0g水，攪拌調(diào)和均勻，將混合好的均勻涂敷在寬4.50 cm ，長15cm 的地毯背襯樣條上，壓入裁減好的相應(yīng)尺寸的網(wǎng)格布，放入150的烘箱，放置10 min，取出，陳放24 h，備用。3.2.5剝離強度的測定將撓性被粘試片的未膠接的一端彎曲180°，將剛性被粘試片夾緊在固定的夾頭上

32、，而將撓性試片夾緊在另一夾頭上。注意使夾頭間試樣準(zhǔn)確定位幾，以保證所施加的拉力均勻地分布在試樣的寬度上。開動機器，使上、下夾頭以恒定的速率分離。夾頭的分離速率和當(dāng)夾頭分離運動時所受到的力，最好是自動記錄。繼續(xù)試驗，直到至少有125mm的膠接長度被剝離。注意膠接破壞的類型，即粘附破壞、內(nèi)聚破壞或被粘物破壞。 剝離強度參照GB52281測定，機型XL-200型，剝離速度為200 mm/min。3.3結(jié)果與討論 影響剝離強度的因素有DAS /PVA的摩爾比對、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH值，下面將逐一進行研究，并根據(jù)單因素實驗的結(jié)果，進行正交試驗設(shè)計，找出最佳的制備工藝條件。3.3.1正交

33、優(yōu)化確定最佳工藝條件選擇表1 四因素三水平L9(34)正交實驗因素水平因 素水 平摩爾比（DAS /PVA）反應(yīng)時間/h反應(yīng)溫度/pH值A(chǔ)BC D 1 0.8 1 85 1.5 2 1.0 2 90 2.03 1.2 3 95 2.5由表2正交實驗結(jié)果可知：DAS /PVA的摩爾比對反應(yīng)影響最大，pH值對反應(yīng)影響最小;最優(yōu)化工藝條件為A3B2C1D2，即DAS /PVA的摩爾比1.2，反應(yīng)時間為2小時，反應(yīng)溫度為85，pH值為2.0，在此工藝條件下進行實驗，剝離度最小，粘結(jié)的效果最好。表2 正交實驗 序 號ABCD剝離強度（N/cm）111116932122277531333698421237

34、895223193662312975731328788321397493321855K12166236026422484總和T7573K22700268524192628K32707252825122461k1722787881828k2900895806876k3902843837820Rj1801087556最佳水平A3B2C1D2因素方次順序A > B > C > D3.4 本章小結(jié)(1)影響剝離強度因素主次順序為A>D>B>C，即DAS /PVA的摩爾比反應(yīng)溫度>反應(yīng)時間> pH值，DAS /PVA的摩爾比對反應(yīng)影響最大，pH值對反應(yīng)影響

35、最小。(2)剝離度最佳時的最佳工藝條件：DAS /PVA的摩爾比1.2，反應(yīng)時間為2小時，反應(yīng)溫度為85，pH值為2.0。 結(jié)論將淀粉改性得到優(yōu)異的雙醛淀粉粉，代替甲醛與聚乙烯醇縮合反應(yīng),合成出無毒氣味小的環(huán)保型聚乙烯醇-雙醛淀粉地毯膠粘劑。不但對環(huán)境沒有污染，尤其是改善了從事生產(chǎn)的工人的工作環(huán)境，減少了對身體健康的危害。而且制備了雙醛淀粉膠黏劑具有優(yōu)良的性能，同時還降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，具有很好的應(yīng)用前景。本文具體介紹了雙醛淀粉的制備原理及制備方法。采用正交優(yōu)化法，探究了以小麥淀粉為原料，高碘酸鈉為氧化劑，制備雙醛淀粉時的最佳工藝條件。得到影響制備雙醛淀粉雙醛含量因素主次順序為A>D>B>C，即反應(yīng)溫度>pH值>反應(yīng)時間>高碘酸鈉濃度。制備高雙醛含量雙醛淀粉最佳工藝條件：反應(yīng)溫度為40，反應(yīng)時間為4小時，高碘酸鈉濃度為0.8mol/L，pH值為4.0，高碘酸鈉與淀粉摩爾比為1.1：1。討論了雙醛淀粉與聚乙烯醇的反應(yīng)機理,并對二者反應(yīng)的影響因素進行概括分析。采用正交優(yōu)化法探究了PVA-DAS膠粘劑中，雙醛淀粉與聚乙烯醇摩爾比、pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間對膠粘劑剝離度的影響。得到影響剝離強度因素主次順序為A>D>B>C，即DAS /PVA的摩爾比反應(yīng)溫度>反應(yīng)時間&