防凝劑及鋁離子配位改性骨膠的制備及性能研究.pdf

1、為了改變市場上膠粘劑的格局，綠色環(huán)保型膠粘劑的開拓與研究迫在眉睫。骨膠作為一種水溶性天然蛋白質(zhì)，具有粘接強(qiáng)度高、成本低廉、無毒、無污染等優(yōu)點(diǎn)，可是骨膠凝膠趨勢明顯，凝固點(diǎn)高、膠膜韌性差、耐水性差等缺點(diǎn)，給使用者帶來了很大不便，限定了骨膠的應(yīng)用。為了克服這些缺點(diǎn)，本研究采用添加防凝劑及金屬離子復(fù)合改性的方法對傳統(tǒng)骨膠進(jìn)行改性，主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下：
　　本文首先選擇硫氰酸銨為防凝劑，甲醇為防凍劑，減緩骨膠分子的內(nèi)聚趨勢，降低骨膠凝

2、固點(diǎn)，使其在常溫下保持液態(tài)；選擇氯化鋁為配位劑，利用 Al3+能夠與骨膠中的氨基、羧基發(fā)生配位反應(yīng)，形成螯合物，提高其耐水性能，增強(qiáng)骨膠的粘接強(qiáng)度。以骨膠膠粘劑的凝固點(diǎn)和黏度為指標(biāo)，通過單因素實(shí)驗(yàn)法研究了水膠比、硫氰酸銨用量、甲醇用量以及氯化鋁用量對骨膠凝固點(diǎn)和黏度的影響，探索改性骨膠的制備工藝條件。結(jié)果表明：骨膠25.0 g，去離子水30.0 mL，硫氰酸銨9.0 g，甲醇3.2 g，氯化鋁0.8 g時(shí)，改性后骨膠膠粘劑凝固點(diǎn)明顯降低

3、到-2℃，黏度為8.52 Pa·s，接觸角由59.88°增至128.31°，耐水性明顯提高，而且擁有良好的熱穩(wěn)定性。
　　其次在單因素實(shí)驗(yàn)法的基礎(chǔ)上，利用 Design-Expert(V8.0.6.1)軟件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，以骨膠膠粘劑的凝固點(diǎn)和黏度為指標(biāo)，研究了硫氰酸銨、甲醇、氯化鋁的用量對液態(tài)骨膠凝固點(diǎn)和黏度的影響，優(yōu)化改性骨膠的制備工藝。結(jié)果表明：骨膠25.0 g，去離子水30.0 mL，硫氰酸銨9.49 g，甲醇3.68

4、 g，氯化鋁0.76 g時(shí)，優(yōu)化后的改性骨膠凝固點(diǎn)降低為-3℃，黏度8.92 Pa·s，優(yōu)于單因素實(shí)驗(yàn)法得到的制備工藝；紅外光譜顯示 Al3+進(jìn)入骨膠分子內(nèi)部，發(fā)生配位反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；環(huán)境掃描電子顯微鏡顯示改性后骨膠膠膜外貌平整，沒有孔洞和裂痕，一定程度上阻止了水分子的滲入；接觸角從原來59.88°增加到116.47°，均說明骨膠的耐水性明顯提高；熱重測試結(jié)果表明改性對骨膠的熱穩(wěn)定性幾乎無影響，改性骨膠膠粘劑的綜合性能得到了提高

5、。
　　最后為了克服骨膠脆性大的缺點(diǎn)，在最佳優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上，向改性過程中添加聚乙烯醇（PVA），提高骨膠膠膜的柔韌性。探究了 PVA用量對改性骨膠凝固點(diǎn)、黏度、耐水性以及力學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示：當(dāng)骨膠25.0 g，去離子水30.0 mL，硫氰酸銨9.49 g，甲醇3.68 g，氯化鋁0.76 g時(shí)，取 PVA為0.3 g，此時(shí)骨膠膠液的凝固點(diǎn)較低，黏度較高；通過熱重分析儀、環(huán)境掃描電子顯微鏡、接觸角測量儀檢測，發(fā)現(xiàn) PVA的加