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酶解氧化淀粉与水合肼复合改性脲醛树脂胶粘剂研究

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目录

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1 绪论

1.1 我国木材胶黏剂概述

1.2 脲醛树脂胶粘剂概述

1.2.1 脲醛树脂制备原理

1.2.2 改性脲醛树脂研究进展

1.3 淀粉概述

1.3.1 淀粉结构和特性

1.3.2 淀粉改性胶粘剂研究现状

1.4 水合肼概述

1.4.1 水合肼结构和特性

1.4.2 水合肼的相关研究及应用

1.5 研究目的、意义及研究内容

1.5.1 研究目的及意义

1.5.2 研究内容

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验仪器

2.3 实验方案

2.3.1 酶解氧化淀粉的制备

2.3.2 脲醛树脂的合成

2.3.3 改性脲醛树脂的合成

2.4 测试与表征

2.4.1 胶合强度试件制作及胶合强度测量

2.4.2 游离甲醛含量

2.4.3 固化时间

2.4.4 固体含量

2.4.5 甲醛释放量

2.4.6 酶解氧化淀粉羧基含量测定

2.4.7 FTIR结构表征

2.4.8 固化特征表征

2.4.9 XRD结晶表征

3 结果与分析

3.1 酶解氧化淀粉

3.1.1 H2O2添加量对酶解氧化淀粉的影响

3.1.2 Fe2+添加量对酶解氧化淀粉的影响

3.1.3 氧化温度对酶解氧化淀粉的影响

3.1.4 氧化时间对酶解氧化淀粉的影响

3.1.5 酶解氧化淀粉的红外表征

3.1.6 酶解氧化淀粉的XRD表征

3.1.7 小结

3.2 酶解氧化淀粉-尿醛树脂胶粘剂

3.2.1 酶解氧化淀粉第二阶段加入对胶合板甲醛释放量的影响

3.2.2 酶解氧化淀粉第二阶段加入对胶合强度的影响

3.2.3 酶解氧化淀粉第三阶段加入对胶合板甲醛释放量的影响

3.2.4 酶解氧化淀粉第三阶段加入对胶合强度的影响

3.2.5 酶解氧化淀粉加入对游离甲醛含量的影响

3.2.6 酶解氧化淀粉加入对胶粘剂固化时间的影响

3.2.7 酶解氧化淀粉-脲醛树脂胶粘剂固化温度

3.2.8 酶解氧化淀粉-脲醛树脂胶粘剂红外表征

3.2.9 酶解氧化淀粉-脲醛树脂胶粘剂XRD表征

3.2.10 小结

3.3 水合肼-脲醛树脂胶粘剂

3.3.1 水合肼第二阶段加入对胶合板甲醛释放量的影响

3.3.2 水合肼第二阶段加入对胶合强度的影响

3.3.3 水合肼第三阶段加入对胶合板甲醛释放量的影响

3.3.4 水合肼第三阶段加入对胶合强度的影响

3.3.5 水合肼加入对固化时间的影响

3.3.6 水合肼加入对固化温度的影响

3.3.7 水合肼-脲醛树脂胶粘剂红外表征

3.3.8 水合肼-脲醛树脂胶粘剂XRD表征

3.3.9 小结

3.4 酶解氧化淀粉-水合肼复合改性脲醛树脂胶粘剂

3.4.1 酶解氧化淀粉-水合肼复合改性对胶合板的甲醛释放量的影响

3.4.2 酶解氧化淀粉-水合肼复合改性对胶合强度的影响

3.4.3 酶解氧化淀粉-水合肼复合改性对固化时间的影响

3.4.4 酶解氧化淀粉-水合肼复合改性对固化温度的影响

3.4.6 酶解氧化淀粉-水合肼复合改性脲醛树脂胶粘剂的XRD表征

3.4.7 小结

4 结论与讨论

4.1 结论

4.1.1 酶解氧化淀粉优化工艺

4.1.2 酶解氧化淀粉对脲醛树脂胶粘剂性能的影响

4.1.3 水合肼对脲醛树脂胶粘剂性能的影响

4.1.4 酶解氧化淀粉-水合肼对脲醛树脂胶粘剂性能的影响

4.2 讨论

致谢

参考文献

附录

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摘要

脲醛树脂胶粘剂是一种价格低廉、胶合性能优越、操作简便的胶粘剂,但甲醛释放问题一直是制约脲醛树脂胶粘剂发展的障碍。因此本文利用α淀粉酶对玉米淀粉进行酶解处理,然后以Fe2+为催化剂,使用H2O2对其进行氧化处理,制备酶解氧化淀粉,进而以酶解氧化淀粉和水合肼对脲醛树脂胶粘剂进行改性,制备环保型脲醛树脂胶粘剂。
  本文探究了酶解氧化淀粉的最佳氧化工艺,以及两种改性剂对脲醛树脂胶粘单一改性和复合改性的效果,同时探究了两种改性剂在不同添加阶段和添加量对胶粘剂性能的影响,并得出最佳的复合改性工艺。当H2O2添加量50%(以淀粉质量计)、H2O2与Fe2+摩尔比为100:1、氧化反应保持60℃、持续进行2h可使酶解氧化淀粉含有较多的羧基,达到2.12%。脲醛树脂合成采用“碱-酸-碱”工艺,使用酶解氧化淀粉单一改性时,第二阶段加入优于第三阶段加入;随着酶解氧化淀粉添加量的增加,甲醛释放量从3.40mg/L降至1.00mg/L,胶合强度从1.12MPa降至0.50MPa。使用水合肼单一改性时,第三阶段引入优于第二阶段;随水合肼添加量增多,甲醛释放量从3.40mg/L降至0.08mg/L,但胶合强度下降很快,从1.12MPa降至0.32MPa。酶解氧化淀粉与水合肼复合改性时,在达到Ⅱ类胶合板使用要求的情况下,在第二阶段加入5%酶解氧化淀粉和第三阶段引入2当量水合肼时,UF胶性能最佳:甲醛释放量达到0.30mg/L,胶合强度0.75MPa。
  利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR),X-射线衍射(XRD),差示扫描量热法(DSC)等现代检测分析技术对胶粘剂的结构进行了表征,证明了酶解淀粉被成功氧化;酶解氧化淀粉上的羧基和水合肼上的氨基能够与脲醛树脂体系中的甲醛、羟甲基基团等活性基团发生反应,使脲醛树脂中的游离甲醛含量显著下降,并且改性剂的引入提高了胶粘剂的结晶度,使胶合强度降低。

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