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摘要：采用聚乙烯醇（PVA-1799）、乙二醛、淀粉、脲素等主要原料制备了环保型聚乙烯醇缩乙二醛纸管胶。研究结果表明，制备聚乙烯醇缩乙二醛纸管胶产品的优化工艺条件为：聚乙烯醇26.2g，乙二醛7.6g、脲素8g、缩合反应温度为（82±1）℃、缩合时间为2h、pH值为3～5，可以得到综合性能较好的纸管胶；粘接试验表明，该纸管胶具有成本低、粘结强度高、干燥速度快等特点，完全可以满足高速度纸管包装的要求。
关键词：纸管胶 聚乙烯醇缩乙二醛 性能 环保
一、纸管胶的应用与发展
纸管用胶粘剂俗称纸管胶，是制作各种纸管、纸筒、纸罐及相关制品的一种专用胶粘剂。应用广泛，如卫生卷纸内芯纸筒、纺织用纱管、布匹、纸品、皮革、塑料薄膜等卷筒包装用纸管等，而各类制品视其用途不同，对纸管胶也有了特殊的要求。
从环保型胶粘剂概念出发，国内外真正的环保型胶粘剂类型和品种目前并不多。聚乙烯醇缩甲醛和聚醋酸乙烯酯类应用比较广泛，在国外也主要是以这两种胶粘剂为纸管胶。聚乙烯醇缩醛胶是一种属于热塑性高分子的乙烯基树脂型胶粘剂，由线型聚合物为粘料所组成，容易配制成溶液，从而能以溶液状或白乳胶状进行粘接操作，使用方便。聚乙烯醇缩甲醛乳胶（PVF，俗称107胶），虽然在生产成本上可以得到很好的调配，能得到良好性能的纸管胶，但是，最大的问题是由于在反应过程中，甲醛的毒性不能避免，而且在产品中存在一定的游离甲醛，这不但危害人的身体健康，而且在纸产品用完后对环境也将造成一定程度的污染。所以运用乙二醛代替有毒的甲醛，合成无毒的纸管胶是新的研究方向。环保型胶粘剂是将来唯一的胶粘剂[5]。它是环境保护的需要，是人类生存的需要，应该站在这个高度来审视胶粘剂工业的发展和工业生产，环保型纸管胶是目前的首项研究，
二、聚乙烯醇缩乙二醛纸管胶的制备原理和方法
聚乙烯醇是一种水溶性的乳白色物质，其分子结构为（CH2CHOH）n，由于分子链上还有大量的-OH，具有良好的水溶性、粘结力、成膜性和乳化性。乙二醛又名草酸醛，由于其含有两个并列的羰基，主要是在碳原子上的取代。乙二醛一般与单个亲核中心的化合物反应得线型分子，而与有两个稳定的亲核中心的化合物反应时，则得到环状化合物。它与聚乙烯醇主要是发生缩聚反应，形成一种环状的具有高强度和耐水性的缩醛化合物。一般来说，合成聚乙烯醇缩醛类乳胶，主要是用乳化法，在强烈搅拌下强制性将聚乙烯醇分散溶于水中的方法。—OH是具有良好的亲水性基团，在引入乙二醛后，因两个羰基碳原子有很强的亲核性，与聚乙烯醇—OH发生缩醛反应。
合成工艺比较简单，是属于水性乳化聚合，在操作和控制上比较容易调控。目前随着各领域对材料性能要求的提高，各种新技术和材料都会不断的应用于此研究中，也因环保的问题而使其在很长一段时间内仍将是人们研究的热点。
本文采用了聚乙烯醇（PVC-1799）、乙二醛、淀粉、脲素等主要原料制备了具有环保型的聚乙烯醇缩醛类纸管胶。
三、实验部分
（一）实验原料
（二）试验仪器
1.制备仪器
S-212系列电子恒速搅拌器，上海申生科技有限公司；CU420电热恒温水箱，上海一恒科学仪器有限公司；四口烧瓶、回流冷凝管、干燥管、温度计等。
2.测试仪器
NDJ-79型旋转式粘度计，同济大学机电厂。
（三）实验原理
1.淀粉与聚乙烯醇的键合
淀粉是植物王国中最重要的化工产品之一， 它是链淀粉和支链淀粉的混合物，一般淀粉中含有约75%支链粉和25%链淀粉。链淀粉是的由数百个葡萄糖单元通过2—D—（1—4） 葡糖甙键连接起来的大分子。淀粉中的羟基可以与聚乙烯醇中的羟基形成部分分子间的氢键， 使产品的稳定性有所提高。
（3）除多余醛基中和反应
待聚乙烯醇和乙二醛缩合反应完毕后，加入一定比例的脲素溶液，主要是中和反应掉多余的醛基，去除在乳液中的游离醛。一般控制在缩合的温度下搅拌反应1.0h左右。
（四）得到纸管胶产品
降温至65℃左右，待乳液稳定后，用20%的NaOH溶液调节至中性（pH=6～7），待冷却，即便可出料，得到聚乙烯醇缩乙二醛纸管胶。
1. 纸管胶产品的填料改性
（1）通过以上实验步骤，以正交设计为科学实验依据，完成一系列实验。
再对得到的纸管胶进行性能测定，通过测定其粘度的变化、纸管胶状态、流动性、储存稳定期及粘接强度等测试来研究，从中选择最优异的一组实验配方，再以正交实验优化配方，以得到最佳实验配方和工艺条件。按实验步骤（1）得到纸管胶产品
（2）填料改性
上述纸管胶产品降温至65℃左右，待乳液稳定后，用20%的NaOH溶液调节至中性（PH=6～7）。然后加入一定比例（2%～10%）的填料，继续搅拌均匀直到填料和乳胶颗粒全部混合，待冷却，即可得到改性后的乳胶。再以原料表中所示的四种填料对此纸管胶产品做改性研究，对其改性后所制得纸管胶产品的性能分析，主要也是通过测定其粘度的变化、纸管胶状态、流动性、储存稳定期及粘接强度等测试来研究几种填料改性后纸管胶产品的性能。并测其改性后的性能变化。
四、结论
本实验以乙二醛代替毒性的甲醛与聚乙烯醇通过缩聚合成具有环保功能的纸管胶，结果表明：
（一）在以聚乙烯醇（PVA）为26.2g为基准的同时，乙二醛用量为（7.6±0.2）g、脲素为（8.0±0.2）g、缩合反应温度为（82±1）℃、缩合时间为2h、PH值为3～5，可以得到综合性能比较好的环保型纸管胶乳液。以高岭土为最佳改性填料，高岭土的用量比例在8%～12%之间为宜，得到的纸管胶固含量为（20±1）%，且具有较长的存稳定期。
（二）以此法制作的纸管胶制作工艺简单，性能优异，造价低廉，并且有较好的耐水性、抗冻性，用其制得的纸管胶硬度高，抗蠕变能力强。而且，该胶粘剂综合性能良好，无环境污染，是环保型胶粘剂，具有推广应用价值。
关键词：纸管胶 聚乙烯醇缩乙二醛 性能 环保
一、纸管胶的应用与发展
纸管用胶粘剂俗称纸管胶，是制作各种纸管、纸筒、纸罐及相关制品的一种专用胶粘剂。应用广泛，如卫生卷纸内芯纸筒、纺织用纱管、布匹、纸品、皮革、塑料薄膜等卷筒包装用纸管等，而各类制品视其用途不同，对纸管胶也有了特殊的要求。
从环保型胶粘剂概念出发，国内外真正的环保型胶粘剂类型和品种目前并不多。聚乙烯醇缩甲醛和聚醋酸乙烯酯类应用比较广泛，在国外也主要是以这两种胶粘剂为纸管胶。聚乙烯醇缩醛胶是一种属于热塑性高分子的乙烯基树脂型胶粘剂，由线型聚合物为粘料所组成，容易配制成溶液，从而能以溶液状或白乳胶状进行粘接操作，使用方便。聚乙烯醇缩甲醛乳胶（PVF，俗称107胶），虽然在生产成本上可以得到很好的调配，能得到良好性能的纸管胶，但是，最大的问题是由于在反应过程中，甲醛的毒性不能避免，而且在产品中存在一定的游离甲醛，这不但危害人的身体健康，而且在纸产品用完后对环境也将造成一定程度的污染。所以运用乙二醛代替有毒的甲醛，合成无毒的纸管胶是新的研究方向。环保型胶粘剂是将来唯一的胶粘剂[5]。它是环境保护的需要，是人类生存的需要，应该站在这个高度来审视胶粘剂工业的发展和工业生产，环保型纸管胶是目前的首项研究，
二、聚乙烯醇缩乙二醛纸管胶的制备原理和方法
聚乙烯醇是一种水溶性的乳白色物质，其分子结构为（CH2CHOH）n，由于分子链上还有大量的-OH，具有良好的水溶性、粘结力、成膜性和乳化性。乙二醛又名草酸醛，由于其含有两个并列的羰基，主要是在碳原子上的取代。乙二醛一般与单个亲核中心的化合物反应得线型分子，而与有两个稳定的亲核中心的化合物反应时，则得到环状化合物。它与聚乙烯醇主要是发生缩聚反应，形成一种环状的具有高强度和耐水性的缩醛化合物。一般来说，合成聚乙烯醇缩醛类乳胶，主要是用乳化法，在强烈搅拌下强制性将聚乙烯醇分散溶于水中的方法。—OH是具有良好的亲水性基团，在引入乙二醛后，因两个羰基碳原子有很强的亲核性，与聚乙烯醇—OH发生缩醛反应。
合成工艺比较简单，是属于水性乳化聚合，在操作和控制上比较容易调控。目前随着各领域对材料性能要求的提高，各种新技术和材料都会不断的应用于此研究中，也因环保的问题而使其在很长一段时间内仍将是人们研究的热点。
本文采用了聚乙烯醇（PVC-1799）、乙二醛、淀粉、脲素等主要原料制备了具有环保型的聚乙烯醇缩醛类纸管胶。
三、实验部分
（一）实验原料
（二）试验仪器
1.制备仪器
S-212系列电子恒速搅拌器，上海申生科技有限公司；CU420电热恒温水箱，上海一恒科学仪器有限公司；四口烧瓶、回流冷凝管、干燥管、温度计等。
2.测试仪器
NDJ-79型旋转式粘度计，同济大学机电厂。
（三）实验原理
1.淀粉与聚乙烯醇的键合
淀粉是植物王国中最重要的化工产品之一， 它是链淀粉和支链淀粉的混合物，一般淀粉中含有约75%支链粉和25%链淀粉。链淀粉是的由数百个葡萄糖单元通过2—D—（1—4） 葡糖甙键连接起来的大分子。淀粉中的羟基可以与聚乙烯醇中的羟基形成部分分子间的氢键， 使产品的稳定性有所提高。
（3）除多余醛基中和反应
待聚乙烯醇和乙二醛缩合反应完毕后，加入一定比例的脲素溶液，主要是中和反应掉多余的醛基，去除在乳液中的游离醛。一般控制在缩合的温度下搅拌反应1.0h左右。
（四）得到纸管胶产品
降温至65℃左右，待乳液稳定后，用20%的NaOH溶液调节至中性（pH=6～7），待冷却，即便可出料，得到聚乙烯醇缩乙二醛纸管胶。
1. 纸管胶产品的填料改性
（1）通过以上实验步骤，以正交设计为科学实验依据，完成一系列实验。
再对得到的纸管胶进行性能测定，通过测定其粘度的变化、纸管胶状态、流动性、储存稳定期及粘接强度等测试来研究，从中选择最优异的一组实验配方，再以正交实验优化配方，以得到最佳实验配方和工艺条件。按实验步骤（1）得到纸管胶产品
（2）填料改性
上述纸管胶产品降温至65℃左右，待乳液稳定后，用20%的NaOH溶液调节至中性（PH=6～7）。然后加入一定比例（2%～10%）的填料，继续搅拌均匀直到填料和乳胶颗粒全部混合，待冷却，即可得到改性后的乳胶。再以原料表中所示的四种填料对此纸管胶产品做改性研究，对其改性后所制得纸管胶产品的性能分析，主要也是通过测定其粘度的变化、纸管胶状态、流动性、储存稳定期及粘接强度等测试来研究几种填料改性后纸管胶产品的性能。并测其改性后的性能变化。
四、结论
本实验以乙二醛代替毒性的甲醛与聚乙烯醇通过缩聚合成具有环保功能的纸管胶，结果表明：
（一）在以聚乙烯醇（PVA）为26.2g为基准的同时，乙二醛用量为（7.6±0.2）g、脲素为（8.0±0.2）g、缩合反应温度为（82±1）℃、缩合时间为2h、PH值为3～5，可以得到综合性能比较好的环保型纸管胶乳液。以高岭土为最佳改性填料，高岭土的用量比例在8%～12%之间为宜，得到的纸管胶固含量为（20±1）%，且具有较长的存稳定期。
（二）以此法制作的纸管胶制作工艺简单，性能优异，造价低廉，并且有较好的耐水性、抗冻性，用其制得的纸管胶硬度高，抗蠕变能力强。而且，该胶粘剂综合性能良好，无环境污染，是环保型胶粘剂，具有推广应用价值。