1、2021/7/261(最新整理)第八章天然胶2021/7/262第八章第八章 天天 然然 胶胶 黏黏 剂剂2021/7/263n原料来源于天然物质制成的胶黏剂称为天然胶黏剂。原料来源于天然物质制成的胶黏剂称为天然胶黏剂。n天然胶黏剂按天然胶黏剂按天然物质的来源天然物质的来源可分为植物胶黏剂、动可分为植物胶黏剂、动物胶黏剂和矿物胶黏剂。物胶黏剂和矿物胶黏剂。植物胶黏剂：包括树胶类（阿拉伯胶）、树脂类（松植物胶黏剂：包括树胶类（阿拉伯胶）、树脂类（松香树脂）、天然橡胶、淀粉类、纤维素类、大豆蛋白香树脂）、天然橡胶、淀粉类、纤维素类、大豆蛋白类、单宁类、木素类及其他碳水化合物制成的胶黏剂。类、单宁类
2、、木素类及其他碳水化合物制成的胶黏剂。2021/7/264动物胶黏剂：包括甲壳素、明胶（皮胶、骨动物胶黏剂：包括甲壳素、明胶（皮胶、骨胶等）、酪蛋白胶、虫胶等制成的胶黏剂。胶等）、酪蛋白胶、虫胶等制成的胶黏剂。矿物胶黏剂：包括硅酸盐、磷酸盐等制成的矿物胶黏剂：包括硅酸盐、磷酸盐等制成的胶黏剂。胶黏剂。n天然胶黏剂按天然胶黏剂按其化学结构其化学结构可分为葡萄糖衍生可分为葡萄糖衍生物、氨基酸衍生物和其他天然树脂等。物、氨基酸衍生物和其他天然树脂等。2021/7/265n天然胶黏剂的特点：天然胶黏剂的特点：（1）原料易得，可以直接取自于大自然；）原料易得，可以直接取自于大自然；（2）价格低廉；）价格
3、低廉；（3）生产工艺简单；生产工艺简单；（4）使用方便；使用方便；（5）大多为低毒或无毒；大多为低毒或无毒；（6）能够降解，不产生公害。能够降解，不产生公害。2021/7/266第一节第一节 淀粉胶粘剂淀粉胶粘剂 2021/7/267n最早最早将淀粉作为胶黏剂使用的是将淀粉作为胶黏剂使用的是埃及人埃及人，他们用含淀粉的胶黏剂黏结纸草条。目前，他们用含淀粉的胶黏剂黏结纸草条。目前，淀粉作为胶黏剂应用主要是在纸及纸制品淀粉作为胶黏剂应用主要是在纸及纸制品中，如纸盒和纸箱的封糊、贴标签、平面中，如纸盒和纸箱的封糊、贴标签、平面上胶、粘信封、多层纸袋粘合等。上胶、粘信封、多层纸袋粘合等。2021/7/
4、268n进入进入21世纪以后，材料的良好环境性能将成为世纪以后，材料的良好环境性能将成为新材料的一大特点。淀粉作为一种无毒无害、新材料的一大特点。淀粉作为一种无毒无害、价格低廉、可生物降解、对环境友好的天然可价格低廉、可生物降解、对环境友好的天然可再生资源，在各行业中的应用日趋广泛。特别再生资源，在各行业中的应用日趋广泛。特别是近年来，世界胶黏剂工业生产技术正朝着节是近年来，世界胶黏剂工业生产技术正朝着节省能源、低成本、无公害、高黏性和无溶剂化省能源、低成本、无公害、高黏性和无溶剂化方向发展。方向发展。2021/7/269n淀粉胶黏剂作为一种绿色环保产品，已引淀粉胶黏剂作为一种绿色环保产品，已
5、引起胶黏剂行业的广泛关注和高度重视。就起胶黏剂行业的广泛关注和高度重视。就淀粉胶黏剂的应用和发展看，采用淀粉胶黏剂的应用和发展看，采用玉米淀玉米淀粉氧化的淀粉胶黏剂粉氧化的淀粉胶黏剂的前景看好，研究应的前景看好，研究应用最多。用最多。2021/7/26101.原淀粉的结构原淀粉的结构n淀粉是高分子碳水化合物，是由单一类型的糖单元组成淀粉是高分子碳水化合物，是由单一类型的糖单元组成的多糖。的多糖。n1811年，德国化学家年，德国化学家Krichoff用硫酸水解马铃薯淀粉得用硫酸水解马铃薯淀粉得到有甜味的澄清液体；到有甜味的澄清液体；1815年，法国化学家年，法国化学家Saussur证证明，此液体
6、中成分为葡萄糖，且与葡萄糖汁中的葡萄糖明，此液体中成分为葡萄糖，且与葡萄糖汁中的葡萄糖相同，为相同，为D-葡萄糖；葡萄糖；1935年，确定其组成单元为年，确定其组成单元为D吡喃葡萄糖。吡喃葡萄糖。2021/7/2611n 1940年，瑞士年，瑞士K.H.Meyer和和T.Schoch将淀粉团粒完将淀粉团粒完全分散于热的水溶液中，发现淀粉颗粒可分为两部分，全分散于热的水溶液中，发现淀粉颗粒可分为两部分，形成结晶沉淀析出的部分为直链淀粉（形成结晶沉淀析出的部分为直链淀粉（amylose），），留存留存在母液中的部分为支链淀粉（在母液中的部分为支链淀粉（amylopectin）。）。直链淀粉直链淀粉
7、：是以：是以-1，4-甙键连接的线型聚合物。甙键连接的线型聚合物。支链淀粉支链淀粉：是淀粉链上具有是淀粉链上具有-1，6-甙键连接的侧链结构甙键连接的侧链结构高支化合聚合物。高支化合聚合物。聚合度为几聚合度为几百百聚合度为几千聚合度为几千2021/7/2612n天然淀粉中一般同时含有直链淀粉和支链淀粉。天然淀粉中一般同时含有直链淀粉和支链淀粉。n多数谷类淀粉含直链淀粉在多数谷类淀粉含直链淀粉在20%30%之间，比根类之间，比根类淀粉要高，后者仅含淀粉要高，后者仅含17%20%的直链淀粉。糯玉米、的直链淀粉。糯玉米、糯高粱和糯米等不含直链淀粉，全部是支链淀粉。糯高粱和糯米等不含直链淀粉，全部是支
8、链淀粉。2021/7/2613 常见淀粉的直、支链淀粉含量（常见淀粉的直、支链淀粉含量（%）淀粉种类淀粉种类直链淀粉含量直链淀粉含量支链淀粉含量支链淀粉含量玉米玉米2674马铃薯马铃薯2080小麦小麦2572大麦大麦2278高粱高粱2773大米大米1981甘薯甘薯1882糯米糯米0100豌豆（光滑）豌豆（光滑）3565豌豆（皱皮）豌豆（皱皮）66342021/7/2614n淀粉是一种可再生性天然高分子化合物淀粉是一种可再生性天然高分子化合物,具有良好的具有良好的粘合性和成膜性能。淀粉分子包括支链淀粉和直链淀粘合性和成膜性能。淀粉分子包括支链淀粉和直链淀粉两种成分。粉两种成分。n直链淀粉直链淀粉
9、是一种线型聚合物，通过分子内氢键的作是一种线型聚合物，通过分子内氢键的作用卷曲成螺旋型。这种紧密堆集的线圈式结构不利于用卷曲成螺旋型。这种紧密堆集的线圈式结构不利于水分子接近，故水分子接近，故不溶于冷水不溶于冷水。支链淀粉支链淀粉有许多支链，有许多支链，这些短链容易与水分子形成氢键，故支链淀粉易这些短链容易与水分子形成氢键，故支链淀粉易溶于溶于冷水冷水。2021/7/2615n淀粉之所以能够成为一种良好的胶黏剂，就是因为具淀粉之所以能够成为一种良好的胶黏剂，就是因为具备了可生成糊的支链淀粉，而另一部分直链淀粉又能备了可生成糊的支链淀粉，而另一部分直链淀粉又能促进其发生胶凝作用的缘故。促进其发生
10、胶凝作用的缘故。n原淀粉相对分子质量较大，聚合度较高，约原淀粉相对分子质量较大，聚合度较高，约1606000，不溶于水，但在水中可溶胀。由于流动性及渗，不溶于水，但在水中可溶胀。由于流动性及渗透性较差，若直接作为胶黏剂则其性能极差。透性较差，若直接作为胶黏剂则其性能极差。2021/7/2616变性淀粉变性淀粉n 利用物理、化学或酶的方法改变淀粉分子的结构或利用物理、化学或酶的方法改变淀粉分子的结构或大小，使淀粉的性质发生变化，这种现象称为淀粉变性，大小，使淀粉的性质发生变化，这种现象称为淀粉变性，导致变性的因素称作变性因子（变性剂），变性后的生导致变性的因素称作变性因子（变性剂），变性后的生成
11、物称作变性淀粉。成物称作变性淀粉。2021/7/2617n经过物理、化学或生物的方法对淀粉进行有限度的改经过物理、化学或生物的方法对淀粉进行有限度的改性，改变其分子结构和性能，便可控制淀粉的溶解度性，改变其分子结构和性能，便可控制淀粉的溶解度和黏度。淀粉分子中含有糖苷键和易于发生化学反应和黏度。淀粉分子中含有糖苷键和易于发生化学反应的羟基，所以淀粉能和许多物质发生化学反应。这一的羟基，所以淀粉能和许多物质发生化学反应。这一性质是制备性能优异胶黏剂的理论基础。性质是制备性能优异胶黏剂的理论基础。2021/7/2618n淀粉胶黏剂的制作方法有多种，主要有糊化法、氧化淀粉胶黏剂的制作方法有多种，主要
12、有糊化法、氧化法、酯化、醚化法及与其他高分子单体接枝共聚法。法、酯化、醚化法及与其他高分子单体接枝共聚法。n由于原淀粉相对分子质量较大，聚合度较高，流动性由于原淀粉相对分子质量较大，聚合度较高，流动性及渗透性较差，用作胶黏剂时必须对淀粉的内部分子及渗透性较差，用作胶黏剂时必须对淀粉的内部分子结构进行解体、降解。结构进行解体、降解。2021/7/2619n 降解方法主要有热降解、生物降解、酸降解和氧化降降解方法主要有热降解、生物降解、酸降解和氧化降解等，由于前三种方法存在温度高、时间长、降解率低和解等，由于前三种方法存在温度高、时间长、降解率低和降解程度难以控制等问题，所以常用氧化降解。降解程度
13、难以控制等问题，所以常用氧化降解。u因此氧化淀粉胶黏剂是制备其他改性淀粉因此氧化淀粉胶黏剂是制备其他改性淀粉胶黏剂基础胶黏剂基础。2021/7/2620 2.氧化淀粉胶黏剂氧化淀粉胶黏剂2021/7/2621n淀粉分子中化学性质较为活泼的羟基和淀粉分子中化学性质较为活泼的羟基和-1,4糖苷键易糖苷键易被各种氧化剂氧化。被各种氧化剂氧化。C2、C3、C6位上的醇羟基很容易位上的醇羟基很容易被氧化，在不同的条件下羟基被氧化为醛基、羧基被氧化，在不同的条件下羟基被氧化为醛基、羧基,分分子中的苷键部分发生断裂，使淀粉分子聚合度降低。子中的苷键部分发生断裂，使淀粉分子聚合度降低。氧化后的淀粉是含有氧化后
14、的淀粉是含有醛基醛基和和羧基羧基的聚合度低的改性淀的聚合度低的改性淀粉的粉的混合物混合物。n这种淀粉与水在氧化剂的作用下经加热糊化或室温糊这种淀粉与水在氧化剂的作用下经加热糊化或室温糊化而制成氧化淀粉胶黏剂化而制成氧化淀粉胶黏剂。2021/7/2622n氧化剂氧化剂主要有双氧水、高锰酸钾、次氯酸钠。主要有双氧水、高锰酸钾、次氯酸钠。n不同的氧化剂氧化机理不同，制成的氧化淀粉胶黏剂不同的氧化剂氧化机理不同，制成的氧化淀粉胶黏剂也不同。也不同。n高锰酸钾氧化作用高锰酸钾氧化作用主要发生在淀粉非结晶区的主要发生在淀粉非结晶区的C6原子原子上。用高锰酸钾氧化淀粉氧化程度高，羧基含量高，上。用高锰酸钾氧
15、化淀粉氧化程度高，羧基含量高，解聚少容易控制，自身可作指示剂。解聚少容易控制，自身可作指示剂。n缺点缺点是产品色泽相对较深是产品色泽相对较深。2021/7/2623n用次氯酸钠用次氯酸钠(NaClO)氧化淀粉主要发生在氧化淀粉主要发生在C2、C3和和C6原子上，它不但发生在非结晶区，而且渗透到分子内原子上，它不但发生在非结晶区，而且渗透到分子内部，并有少量葡萄糖单元在部，并有少量葡萄糖单元在C2和和C3处开环形成羧酸。处开环形成羧酸。这种作用方式使这种作用方式使NaClO氧化淀粉胶黏剂的透明度、渗氧化淀粉胶黏剂的透明度、渗透性和抗凝聚性都较高，但胶接力较低。透性和抗凝聚性都较高，但胶接力较低。
16、n用用NaClO氧化速度快，操作简单，价格也便宜。氧化速度快，操作简单，价格也便宜。2021/7/2624n用双氧水氧化也主要发生在用双氧水氧化也主要发生在C6原子上，反应进行到一原子上，反应进行到一定程度后，淀粉开始发生糖苷键断裂，是一个氧化降解过定程度后，淀粉开始发生糖苷键断裂，是一个氧化降解过程。所得胶黏剂具有良好的水溶性和流动性。过量氧化剂程。所得胶黏剂具有良好的水溶性和流动性。过量氧化剂可分解为水和氧气，对环境无污染。但初粘性和贮存稳定可分解为水和氧气，对环境无污染。但初粘性和贮存稳定性较差，价格也比较贵，反应较难控制。性较差，价格也比较贵，反应较难控制。2021/7/2625n淀粉
17、经氧化后，形成具有水溶性、润湿性、胶接性的淀粉经氧化后，形成具有水溶性、润湿性、胶接性的氧化淀粉。氧化淀粉。如果氧化程度过高，降解太厉害，黏度太低，胶接力如果氧化程度过高，降解太厉害，黏度太低，胶接力下降。下降。如果氧化程度不够，黏度太大，润湿性不好，胶接力如果氧化程度不够，黏度太大，润湿性不好，胶接力也很低。也很低。氧化程度主要通过氧化剂、氧化时间和黏度来控制。氧化程度主要通过氧化剂、氧化时间和黏度来控制。2021/7/2626在在酸性介质酸性介质中，中，过氧化氢过氧化氢氧化性最强，次氯酸钠最弱；氧化性最强，次氯酸钠最弱；而在而在碱性介质碱性介质中，中，次氯酸钠次氯酸钠氧化性最强。氧化性最强
18、。在碱性介质中，淀粉颗粒溶胀、氧化反应不仅在非结在碱性介质中，淀粉颗粒溶胀、氧化反应不仅在非结晶内进行，而且也能在结晶内进行，淀粉的氧化和碎晶内进行，而且也能在结晶内进行，淀粉的氧化和碎裂容易进行，用次氯酸钠容易制得低黏度、高固体分、裂容易进行，用次氯酸钠容易制得低黏度、高固体分、抗凝沉的氧化淀粉。因此，工业上常用抗凝沉的氧化淀粉。因此，工业上常用次氯酸钠次氯酸钠作氧作氧化剂。化剂。2021/7/2627n氧化剂的用量少，氧化程度不够，淀粉生成的新官能氧化剂的用量少，氧化程度不够，淀粉生成的新官能团总量减少，使胶黏剂的黏度增加，初粘力下降，流团总量减少，使胶黏剂的黏度增加，初粘力下降，流动性差
19、。用量多，氧化过度，致使胶黏剂的黏度、初动性差。用量多，氧化过度，致使胶黏剂的黏度、初粘力下降粘力下降。2021/7/2628n氧化反应时间对胶黏剂的黏度、透明度以及羧基含量氧化反应时间对胶黏剂的黏度、透明度以及羧基含量有较大影响。有较大影响。随着反应时间的延长，氧化程度增高，羧基含量增大随着反应时间的延长，氧化程度增高，羧基含量增大,产品黏度逐渐降低，但透明度越来越好。产品黏度逐渐降低，但透明度越来越好。2021/7/2629 3.酯化淀粉胶黏剂酯化淀粉胶黏剂2021/7/2630n酯化淀粉胶黏剂属于非降解性淀粉胶黏剂，它是通过酯化淀粉胶黏剂属于非降解性淀粉胶黏剂，它是通过淀粉分子的羟基与其
20、他物质发生酯化反应而赋予淀粉淀粉分子的羟基与其他物质发生酯化反应而赋予淀粉新的官能团，从而使淀粉胶黏剂的性能得到改善。新的官能团，从而使淀粉胶黏剂的性能得到改善。u常用的常用的酯化剂酯化剂有脲醛树脂、磷酸、磷酸氢钠等。有脲醛树脂、磷酸、磷酸氢钠等。2021/7/2631n淀粉氧化后含有醛基和羧基分子结构淀粉氧化后含有醛基和羧基分子结构,而脲醛树脂中含而脲醛树脂中含有大量的二羟甲基脲有大量的二羟甲基脲,活泼的羟基在一定的条件下活泼的羟基在一定的条件下,会会发生分子间的脱水缩聚。同时氧化淀粉的分子结构中发生分子间的脱水缩聚。同时氧化淀粉的分子结构中醛基能与脲醛树脂中的羟基形成半缩醛及缩醛结构醛基能
21、与脲醛树脂中的羟基形成半缩醛及缩醛结构,最最终形成具有淀粉链参与的交联体型结构。终形成具有淀粉链参与的交联体型结构。2021/7/2632n当以磷酸为酯化剂时，磷酸与淀粉分子中的羟基发生当以磷酸为酯化剂时，磷酸与淀粉分子中的羟基发生酯化反应，生成磷酸单酯淀粉。同时磷酸还能对淀粉酯化反应，生成磷酸单酯淀粉。同时磷酸还能对淀粉起到一定的酸解作用。起到一定的酸解作用。n由于酯化淀粉发生部分交联，所以黏稠度升高，贮存由于酯化淀粉发生部分交联，所以黏稠度升高，贮存稳定性更好，防潮和防霉特性提高，其胶层可耐高低稳定性更好，防潮和防霉特性提高，其胶层可耐高低温交替作用。温交替作用。2021/7/2633 4
22、.接枝淀粉胶黏剂接枝淀粉胶黏剂2021/7/2634n淀粉的接枝共聚是通过自由基反应来实现的。淀粉的接枝共聚是通过自由基反应来实现的。n淀粉的接枝就是用物理和化学的方法使淀粉分子链产淀粉的接枝就是用物理和化学的方法使淀粉分子链产生自由基，在遇到高分子单体时，就形成了链式反应生自由基，在遇到高分子单体时，就形成了链式反应,在淀粉主链上产生一条由高分子单体构成的侧链。在淀粉主链上产生一条由高分子单体构成的侧链。2021/7/2635n由于淀粉分子链间的氢键缔合由于淀粉分子链间的氢键缔合,在一定温度范围内易凝在一定温度范围内易凝胶胶,所以淀粉必须经过降解处理所以淀粉必须经过降解处理,再进行接枝共聚。
23、氧再进行接枝共聚。氧化法是常用的淀粉降解方法化法是常用的淀粉降解方法,通过氧化使淀粉分子中的通过氧化使淀粉分子中的羟基氧化成羰基、醛基、羧基羟基氧化成羰基、醛基、羧基,同时发生分子链断裂同时发生分子链断裂,从而获得小分子质量的淀粉颗粒。常用的接枝共聚试从而获得小分子质量的淀粉颗粒。常用的接枝共聚试剂有剂有聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸以及环氧氯丙聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸以及环氧氯丙烷等。烷等。2021/7/2636n利用聚乙烯醇与淀粉分子中都有羟基这一特点，在聚利用聚乙烯醇与淀粉分子中都有羟基这一特点，在聚乙烯醇与淀粉分子间可形成氢键，起到了聚乙烯醇与乙烯醇与淀粉分子间可形成氢键，起到了
24、聚乙烯醇与淀粉分子淀粉分子“接枝接枝”的作用，这样使制得的淀粉胶黏剂的作用，这样使制得的淀粉胶黏剂具有更好的胶接性、流动性和抗凝冻性等优点。具有更好的胶接性、流动性和抗凝冻性等优点。2021/7/2637n聚丙烯酸和聚丙烯酰胺含有亲水基团聚丙烯酸和聚丙烯酰胺含有亲水基团-COOH、-CONH2，它们易与水分子形成氢键。它们本身的碳，它们易与水分子形成氢键。它们本身的碳链结构通过缔合作用在分子间形成网状结构，使体系链结构通过缔合作用在分子间形成网状结构，使体系的黏度增加。的黏度增加。2021/7/2638n由于淀粉胶黏剂属于天然高分子胶黏剂，其价格低由于淀粉胶黏剂属于天然高分子胶黏剂，其价格低廉
25、，无毒无味，对环境无污染而被广泛研究和应用。廉，无毒无味，对环境无污染而被广泛研究和应用。目前淀粉胶黏剂主要应用在纸张、棉织物、信封、标目前淀粉胶黏剂主要应用在纸张、棉织物、信封、标签、瓦楞纸板上。签、瓦楞纸板上。它主链上带有太多的亲水基团它主链上带有太多的亲水基团，耐水性能较差。，耐水性能较差。针对淀粉胶黏剂的特点和不足，人们已经进行了不同针对淀粉胶黏剂的特点和不足，人们已经进行了不同的研究和改进。的研究和改进。2021/7/2639n加入交联剂硼砂等，通过交联反应可提高淀粉胶黏剂加入交联剂硼砂等，通过交联反应可提高淀粉胶黏剂的胶接强度、耐水性和防腐性能；的胶接强度、耐水性和防腐性能；n加入
26、增塑剂如甘油、乙二醇、氯化钙等可以提高胶黏加入增塑剂如甘油、乙二醇、氯化钙等可以提高胶黏剂的韧性和塑性；剂的韧性和塑性；n加入防腐剂如苯酚等物质可提高淀粉胶黏剂的抗霉防加入防腐剂如苯酚等物质可提高淀粉胶黏剂的抗霉防腐性能，延长贮存期和防止胶制品的霉变；腐性能，延长贮存期和防止胶制品的霉变；n加入稀释剂尿素、硼酸、硫脲等起到稀释作用，增加加入稀释剂尿素、硼酸、硫脲等起到稀释作用，增加胶黏剂的渗透性和胶接强度。胶黏剂的渗透性和胶接强度。2021/7/2640 第二节第二节 纤维素类胶黏剂纤维素类胶黏剂2021/7/2641l纤维素纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，是构成植物细胞壁的主要成分，是由许
27、多吡喃是由许多吡喃型型 D葡萄糖基，在葡萄糖基，在1-4位置上彼此以位置上彼此以甙键联接而成甙键联接而成的链状高分子化合物。结晶部分多，不溶于水，可的链状高分子化合物。结晶部分多，不溶于水，可酯化酯化和和醚化醚化，生成多种衍生物。，生成多种衍生物。n用作胶黏剂的用作胶黏剂的纤维素醚类衍生物纤维素醚类衍生物主要有甲基纤维素、主要有甲基纤维素、乙基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等。等。纤维素酯类衍生物纤维素酯类衍生物主要有硝酸纤维素和醋酸纤维素。主要有硝酸纤维素和醋酸纤维素。2021/7/2642 1 纤维素醚类衍生物纤维素醚类衍生物n甲基纤维素甲基纤维素
28、（MC）：）：在在冷水中冷水中有溶解能力，在热水有溶解能力，在热水中是不溶的。当中是不溶的。当温度升高温度升高时，甲基纤维素多半从水溶液时，甲基纤维素多半从水溶液中析出，或者是溶液发生胶凝现象。不同条件制备的各中析出，或者是溶液发生胶凝现象。不同条件制备的各种醚化度的甲基纤维素，聚合度不同，在水中的溶解度种醚化度的甲基纤维素，聚合度不同，在水中的溶解度也并不一致。也并不一致。水溶性水溶性产品作为胶黏剂、增黏剂和乳胶稳定剂。产品作为胶黏剂、增黏剂和乳胶稳定剂。2021/7/2643n 乙基纤维素乙基纤维素（EC）：）：是一种热塑性、非水溶性、非是一种热塑性、非水溶性、非离子型的纤维素烷基醚。化学
29、稳定性好，耐酸碱，电绝离子型的纤维素烷基醚。化学稳定性好，耐酸碱，电绝缘性和机械强度优良，具有在高温和低温保持强度和柔缘性和机械强度优良，具有在高温和低温保持强度和柔韧性等特性。韧性等特性。易与蜡、树脂、增塑剂等相容，作为纸、橡胶、皮易与蜡、树脂、增塑剂等相容，作为纸、橡胶、皮革、织物的胶黏剂。革、织物的胶黏剂。2021/7/2644n羧甲基纤维素羧甲基纤维素（CMC）：）：离子型纤维素醚。离子型纤维素醚。吸湿力强，在湿度为吸湿力强，在湿度为50%时可吸收时可吸收18%的水分；的水分；在湿在湿度为度为70%时，吸收时，吸收32%的水分。不同醚化度的产物溶解的水分。不同醚化度的产物溶解度不同，因
30、此其应用十分广泛。度不同，因此其应用十分广泛。羧甲基纤维素有羧甲基纤维素有酸型酸型和和盐型盐型之分。之分。酸型酸型在水中不溶解，工业生产的商品为在水中不溶解，工业生产的商品为盐型盐型，有良好，有良好的水溶性。的水溶性。2021/7/2645n 在在纺织工业纺织工业中中，CMC常用来取代优质淀粉作为布料常用来取代优质淀粉作为布料的上浆剂。纺织品上涂有的上浆剂。纺织品上涂有CMC，能增加手感及柔软感，能增加手感及柔软感，印染性能也有较大改进。印染性能也有较大改进。n 在在食品工业食品工业中中，加有，加有CMC的各种各样的奶油冰淇的各种各样的奶油冰淇淋，外形稳定性好，容易着色，不易软化。淋，外形稳定
31、性好，容易着色，不易软化。n 作为胶黏剂作为胶黏剂，用于制造铅笔、纸盒、纸袋、壁纸及人，用于制造铅笔、纸盒、纸袋、壁纸及人造木材等方面。造木材等方面。2021/7/2646n 硝酸纤维素硝酸纤维素：又称纤维素硝酸酯，因酯化程度不同，：又称纤维素硝酸酯，因酯化程度不同，其氮含量一般在其氮含量一般在10%14%之间。之间。n 含量高者含量高者俗称火棉，曾用于无烟及胶质火药制造。俗称火棉，曾用于无烟及胶质火药制造。n 含量低者含量低者俗称胶棉，它不溶于水，但溶于乙醇乙醚混俗称胶棉，它不溶于水，但溶于乙醇乙醚混合溶剂，溶液即为火棉胶。合溶剂，溶液即为火棉胶。2 纤维素酯类衍生物纤维素酯类衍生物2021
32、/7/2647n 因火棉胶溶剂挥发后会形成一层坚韧薄膜，所以常用因火棉胶溶剂挥发后会形成一层坚韧薄膜，所以常用于瓶口密封、创伤防护及制造历史上第一个塑料赛璐珞。于瓶口密封、创伤防护及制造历史上第一个塑料赛璐珞。若在其中加适量醇酸树脂作改性剂、适量樟脑作增韧若在其中加适量醇酸树脂作改性剂、适量樟脑作增韧剂则成为剂则成为硝化纤维素胶黏剂硝化纤维素胶黏剂，常用于纸张、布匹、皮革、，常用于纸张、布匹、皮革、玻璃、金属及陶瓷的粘接。玻璃、金属及陶瓷的粘接。2021/7/2648 纤维素硝酸酯种类纤维素硝酸酯种类含氮量含氮量/%取代度取代度(DS)溶溶 剂剂用用 途途10.511.11.82.0乙醇乙醇塑
33、料、清漆塑料、清漆11.212.22.02.3甲醇、酯类、丙酮、甲乙酮甲醇、酯类、丙酮、甲乙酮清漆、胶黏剂清漆、胶黏剂12.013.72.22.8丙酮丙酮炸药炸药2021/7/2649n醋酸纤维素：醋酸纤维素：又称纤维素醋酸酯。又称纤维素醋酸酯。n在在硫酸硫酸催化剂存在下，用乙酸和乙酐混合液使纤维素催化剂存在下，用乙酸和乙酐混合液使纤维素乙酰化乙酰化，然后加稀乙酸水解到所需酯化度的产物。，然后加稀乙酸水解到所需酯化度的产物。n醋酸纤维素醋酸纤维素可用于配制溶剂型胶黏剂，粘接眼镜、玩可用于配制溶剂型胶黏剂，粘接眼镜、玩具等塑料制品。与具等塑料制品。与硝酸纤维素硝酸纤维素相比，耐燃性和耐久性极相比
34、，耐燃性和耐久性极好，但耐黏性、耐湿性和耐候性较差。好，但耐黏性、耐湿性和耐候性较差。2021/7/2650第三节第三节 蛋白质胶黏剂蛋白质胶黏剂2021/7/2651n 蛋白质胶黏剂主要包括动物胶（皮胶、骨胶和鱼蛋白质胶黏剂主要包括动物胶（皮胶、骨胶和鱼胶）、酪素胶、血胶及植物蛋白胶（如豆胶）等几种。胶）、酪素胶、血胶及植物蛋白胶（如豆胶）等几种。n 蛋白质胶黏剂除了皮胶、骨胶可不加成胶剂直接使用蛋白质胶黏剂除了皮胶、骨胶可不加成胶剂直接使用外，其他均需要在蛋白质原料中加入成胶剂，经调制后才外，其他均需要在蛋白质原料中加入成胶剂，经调制后才能使用。能使用。2021/7/26521.蛋白质胶黏
35、剂的组成蛋白质胶黏剂的组成n（1）水）水：溶解蛋白质。：溶解蛋白质。n（2）氢氧化钙）氢氧化钙：提高胶接强度、耐水性及凝胶速度。：提高胶接强度、耐水性及凝胶速度。n蛋白质在氢氧化钙溶液中能生成蛋白质的钙盐，不溶蛋白质在氢氧化钙溶液中能生成蛋白质的钙盐，不溶于水，使蛋白质凝固。于水，使蛋白质凝固。n（3）氢氧化钠）氢氧化钠：促进蛋白质成胶。常用浓度为：促进蛋白质成胶。常用浓度为30%的水溶液。的水溶液。n 蛋白质在氢氧化钠溶液中能生成钠盐，溶于水。蛋白质在氢氧化钠溶液中能生成钠盐，溶于水。2021/7/2653n（4）硅酸钠：）硅酸钠：增加胶液黏度，延长胶的适用期。增加胶液黏度，延长胶的适用期。
36、n（5）防腐剂：）防腐剂：硫酸钠，氯化铜，硫化物。硫酸钠，氯化铜，硫化物。n（6）改性剂：）改性剂：甲醛，三聚甲醛，糠醛等。甲醛，三聚甲醛，糠醛等。改性剂作用：改性剂作用：提高耐水和耐腐性。提高耐水和耐腐性。2021/7/2654 2.大豆蛋白胶黏剂大豆蛋白胶黏剂2021/7/2655n 植物蛋白不仅是重要的食品原料，而且在非食品领植物蛋白不仅是重要的食品原料，而且在非食品领域也有广泛的应用。就大豆蛋白胶黏剂而言，早在域也有广泛的应用。就大豆蛋白胶黏剂而言，早在1923年，年，Johnson申请了大豆蛋白胶黏剂的专利。申请了大豆蛋白胶黏剂的专利。1930年大豆年大豆蛋白脲醛树脂木板胶黏剂蛋白脲
37、醛树脂木板胶黏剂(杜邦公司），由于胶接强度较杜邦公司），由于胶接强度较弱及生产成本过高，未能大量使用。弱及生产成本过高，未能大量使用。2021/7/2656n近几十年来，由于胶黏剂市场的扩展，全球石油资源近几十年来，由于胶黏剂市场的扩展，全球石油资源的有限性和环境污染问题日益受到关注，使得胶黏剂的有限性和环境污染问题日益受到关注，使得胶黏剂工业重新考虑新型天然胶黏剂，致使大豆蛋白胶黏剂工业重新考虑新型天然胶黏剂，致使大豆蛋白胶黏剂再次成为研究热点。再次成为研究热点。2021/7/2657 大豆蛋白胶黏剂典型配方大豆蛋白胶黏剂典型配方配方组成（质量份）配方组成（质量份）各组分作用各组分作用豆粉（
38、粒度豆粉（粒度100目）目）100黏附作用黏附作用水水 300溶解蛋白质溶解蛋白质石灰乳石灰乳 20促使蛋白质成胶，提高凝胶速度促使蛋白质成胶，提高凝胶速度氢氧化钠（氢氧化钠（30%）20作用同上作用同上硅酸钠硅酸钠 适量适量增加胶液黏度，延长适用期增加胶液黏度，延长适用期2021/7/2658大豆蛋白胶黏剂的制备方法大豆蛋白胶黏剂的制备方法n 先将水加入调胶机，然后边搅拌边加豆粉（或豆蛋先将水加入调胶机，然后边搅拌边加豆粉（或豆蛋白），加完后搅拌白），加完后搅拌15min，（，（要求细腻均匀，无块状物），要求细腻均匀，无块状物），每隔每隔1min，依次加入石灰乳、氢氧化钠、水玻璃，最后搅依次
39、加入石灰乳、氢氧化钠、水玻璃，最后搅拌拌515min即可使用。即可使用。如需加防腐剂，在加水玻璃后加入。如需加防腐剂，在加水玻璃后加入。2021/7/2659 第四节第四节 单单 宁宁 胶胶 黏黏 剂剂2021/7/2660n单宁是一种含有多元酚基的有机化合物，广泛存在于单宁是一种含有多元酚基的有机化合物，广泛存在于植物的干、皮、根、叶和果实中。主要来源于木材加植物的干、皮、根、叶和果实中。主要来源于木材加工中树皮下脚料和单宁含量较高的植物。工中树皮下脚料和单宁含量较高的植物。n 单宁胶黏剂是利用从植物的皮、叶和果实中的抽提单宁胶黏剂是利用从植物的皮、叶和果实中的抽提物与其他化工原料经加工而配
40、制成的胶黏剂。物与其他化工原料经加工而配制成的胶黏剂。2021/7/2661n单宁可以分为两大类，即水解类单宁和凝缩类单宁。单宁可以分为两大类，即水解类单宁和凝缩类单宁。n水解类单宁水解类单宁：是简单酚化合物如焦棓酚、鞣花酸等和是简单酚化合物如焦棓酚、鞣花酸等和糖的酯（主要是葡萄糖与棓酸和双棓酸的生成的酯糖的酯（主要是葡萄糖与棓酸和双棓酸的生成的酯）的）的混合物。混合物。n水解类单宁可以代替部分苯酚制造酚醛树脂。由于其水解类单宁可以代替部分苯酚制造酚醛树脂。由于其亲核性较低，与甲醛反应速度很慢，产量也有限等，作亲核性较低，与甲醛反应速度很慢，产量也有限等，作为化学原料资源开发的经济意义不大。为
41、化学原料资源开发的经济意义不大。2021/7/2662n 凝缩类单宁凝缩类单宁：占世界单宁产量的：占世界单宁产量的90%，在胶黏剂和树，在胶黏剂和树脂的生产方面作为化学原料具有经济开发价值。脂的生产方面作为化学原料具有经济开发价值。n凝缩类单宁在自然界分布较广，特别是在金合欢、白凝缩类单宁在自然界分布较广，特别是在金合欢、白破斧木、铁杉以及漆树等树种的树皮或木材中大量存在。破斧木、铁杉以及漆树等树种的树皮或木材中大量存在。n凝缩类单宁是由缩合度不同的类黄酮单体、碳水化合凝缩类单宁是由缩合度不同的类黄酮单体、碳水化合物以及微量的氨基酸和亚氨基酸按固定的结构方式构成的。物以及微量的氨基酸和亚氨基酸
42、按固定的结构方式构成的。2021/7/2663单宁胶黏剂制备单宁胶黏剂制备n将单宁、甲醛与水混合，加热，制得单宁树脂，然后将单宁、甲醛与水混合，加热，制得单宁树脂，然后加入固化剂和填料，搅拌均匀即得到单宁胶黏剂。加入固化剂和填料，搅拌均匀即得到单宁胶黏剂。n单宁胶黏剂具有良好的耐湿热老化性能，胶接木材性单宁胶黏剂具有良好的耐湿热老化性能，胶接木材性能与酚醛胶黏剂相似，主要用于木材等的胶接。能与酚醛胶黏剂相似，主要用于木材等的胶接。2021/7/2664 单宁胶黏剂配方单宁胶黏剂配方组分组分TF-1TF-2组分组分TF-1TF-2金合欢单宁金合欢单宁100100胶黏剂组成胶黏剂组成甲醛甲醛9.2
43、513.9TF树脂树脂100100水水10010030%苛性钠苛性钠2.02.0树脂合成条件树脂合成条件多聚甲醛多聚甲醛2.52.5温度温度/4025填料填料3.03.0时间时间/min60602021/7/2665 第五节第五节 木木 素素 胶胶 黏黏 剂剂 2021/7/2666n木素是木材的主要成分之一，其含量约占木材的木素是木材的主要成分之一，其含量约占木材的2040%，仅次于纤维素。，仅次于纤维素。n木素很难从木材中直接提取，主要来源是纸浆废液，木素很难从木材中直接提取，主要来源是纸浆废液，资源极为丰富。资源极为丰富。2021/7/2667n 木素是由木素是由苯基丙烷单元苯基丙烷单元
44、所组成的，这些结构单元通所组成的，这些结构单元通过过CC键或键或COC（醚）键相互连接在一起。醚）键相互连接在一起。COHOCH3CCOHCH3COOCH3CCOHCCC愈疮木基丙烷愈疮木基丙烷 紫丁香基丙烷紫丁香基丙烷 对羟苯基丙烷对羟苯基丙烷 2021/7/2668n 针叶材木素针叶材木素中主要是中主要是愈疮木基丙烷愈疮木基丙烷结构单元，结构单元，n 阔叶材阔叶材和禾本科植物木素中主要是和禾本科植物木素中主要是紫丁香基丙烷紫丁香基丙烷和和愈疮木基丙烷愈疮木基丙烷结构单元。结构单元。n 愈疮木基丙烷结构中，芳环上有游离的愈疮木基丙烷结构中，芳环上有游离的C5位，也即位，也即酚羟基的邻位，是能
45、够进行反应交联的游离空位，也酚羟基的邻位，是能够进行反应交联的游离空位，也是木素可以作为胶黏剂的主要依据。是木素可以作为胶黏剂的主要依据。2021/7/2669n（1）利用木素酚羟基与甲醛作用获得类似酚醛树脂）利用木素酚羟基与甲醛作用获得类似酚醛树脂的聚合物。可与苯酚、间苯二酚等其他化合物并用，改的聚合物。可与苯酚、间苯二酚等其他化合物并用，改进耐水性能。进耐水性能。n（2）将木素与环氧中间体配合，加入苯酐固化剂，）将木素与环氧中间体配合，加入苯酐固化剂，可得到木素可得到木素-环氧树脂胶黏剂，性能与一般酚醛树脂相环氧树脂胶黏剂，性能与一般酚醛树脂相近。近。2021/7/2670 第六节第六节
46、阿拉伯树胶胶黏剂阿拉伯树胶胶黏剂 2021/7/2671n 阿拉伯胶阿拉伯胶（Arabic gum）也称金合欢树胶，是一种也称金合欢树胶，是一种野生刺槐科树上的流出胶液。由于多产于野生刺槐科树上的流出胶液。由于多产于阿拉伯国家阿拉伯国家而而得名。得名。n阿拉伯胶阿拉伯胶为白色至深红色硬脆固体，为白色至深红色硬脆固体，相对密度相对密度1.31.4之间，能溶于水及甘油，不溶于有机溶剂。之间，能溶于水及甘油，不溶于有机溶剂。2021/7/2672n 阿拉伯胶阿拉伯胶主要由分子量较低的多糖和分子量较高的主要由分子量较低的多糖和分子量较高的阿拉伯胶糖蛋白组成。阿拉伯胶糖蛋白组成。n 多糖多糖中包括中包括
47、D-半乳糖、半乳糖、L-阿拉伯糖、阿拉伯糖、L-鼠李糖和鼠李糖和D-葡萄糖醛酸。葡萄糖醛酸。2021/7/2673 阿拉伯胶的化学组成阿拉伯胶的化学组成组成组成阿拉伯糖阿拉伯糖L-鼠李糖鼠李糖D-半乳糖半乳糖D-葡萄糖葡萄糖醛酸醛酸总糖量总糖量蛋白质蛋白质 含量，含量，质量分数质量分数 /%28.413.037.519.398.22.02021/7/2674n 尽管阿拉伯胶尽管阿拉伯胶分子量分子量很大，但其很大，但其溶解度溶解度却在各种多糖却在各种多糖聚合物中聚合物中居首位居首位，是一种独特的亲水胶体。随着温度增，是一种独特的亲水胶体。随着温度增加，溶解性增加，可以配制出含加，溶解性增加，可以
48、配制出含50%55%阿拉伯胶的溶阿拉伯胶的溶液。液。n 阿拉伯树胶胶黏剂涂覆后，经干燥能形成坚固的薄阿拉伯树胶胶黏剂涂覆后，经干燥能形成坚固的薄膜，但脆性较大。加入增塑剂可增加韧性，常用的有乙二膜，但脆性较大。加入增塑剂可增加韧性，常用的有乙二醇、甘油、聚乙二醇等，但干燥速度有所减慢。醇、甘油、聚乙二醇等，但干燥速度有所减慢。2021/7/2675阿拉伯树胶胶黏剂典型配方阿拉伯树胶胶黏剂典型配方配方配方组成组成/份份配方配方组成组成/份份阿拉伯树胶阿拉伯树胶100淀粉淀粉2.0氯化钠氯化钠2.5水水130甘油甘油2.0按配比称好，混合、搅拌、溶解至透明即可。按配比称好，混合、搅拌、溶解至透明即
49、可。2021/7/2676n由于阿拉伯树胶的水溶性好，因此配制十分简单，既由于阿拉伯树胶的水溶性好，因此配制十分简单，既不要加热也不需要促进剂。阿拉伯胶液干燥极快。不要加热也不需要促进剂。阿拉伯胶液干燥极快。n可用于光学镜片的粘接、邮票上胶、商标标签的粘可用于光学镜片的粘接、邮票上胶、商标标签的粘贴、食品包装的粘接和印染助剂等。贴、食品包装的粘接和印染助剂等。2021/7/2677 第七节第七节 无无 机机 胶胶 黏黏 剂剂2021/7/2678n 以以无机物无机物，如磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、硼酸盐、，如磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、硼酸盐、金属氧化物等为黏料配制成的胶黏剂称为金属氧化物等为黏料配制
50、成的胶黏剂称为无机胶黏剂无机胶黏剂。n 随着航天、航空技术的飞速发展，迫切需要具有随着航天、航空技术的飞速发展，迫切需要具有耐耐高温高温性能的新型材料，促进了无机胶黏剂的研究及其开性能的新型材料，促进了无机胶黏剂的研究及其开发应用。发应用。2021/7/26791.无机胶黏剂的特点无机胶黏剂的特点n（1）耐高温，可承受耐高温，可承受1000或更高温度；或更高温度；n（2）抗老化性好；抗老化性好；n（3）收缩率小；收缩率小；n（4）脆性大，弹性模量比有机胶黏剂高一个数量级；脆性大，弹性模量比有机胶黏剂高一个数量级；n（5）抗水、耐酸碱性差。抗水、耐酸碱性差。n（6）无公害，毒性小，不燃烧。无公害
