天然淀粉的粘合強度不足以粘合木材,不如其他生物基粘合劑作用大,淀粉粘合劑用作生態板的生產,主要集中在淀粉/聚乙烯醇中的玉米淀粉,異氰酸酯和淀粉粘合劑。大米,黑麥,小麥和馬鈴薯淀粉用于生態板制造,粘合性質根據淀粉來源有很大變化。
淀粉粘合劑依賴于氫鍵合力,比化學鍵弱得多。也容易與水分子形成氫鍵,導致耐水性差。通過使用交聯劑如硼酸鈉,環氧氯丙烷,六甲氧基甲基三聚氰胺,甲醛和異氰酸酯交聯淀粉,可以獲得更高的粘合強度和更好的耐水性。
淀粉不溶于水,由于大量的分子間氫鍵而容易沉淀。因此淀粉粘合劑在干燥時是結晶,當用于生態板制造中的板材膠合時,導致接觸面積減小和粘合力損失。淀粉鏈的結晶顆粒形成在水中加熱會被破壞,凝膠化過程中,加熱破壞了淀粉中的氫鍵,使水滲透到結構中。當繼續加熱時形成淀粉糊,糊劑由溶解的直鏈淀粉和淀粉顆粒組成。
淀粉的交聯和其他改性,可以使用異氰酸酯交聯淀粉以改善膠合板的濕和干粘合強度。異氰酸酯容易與各種基能團反應,例如羥基,氨基和羧基。具有良好的粘合性能,耐水和耐老化,無甲醛排放,適用于各種應用。然而異氰酸酯非常昂貴,并且它們對高反應性而需要以穩定的形式使用,由于異氰酸酯在預固化狀態下的風險大,還需要在生產環境中進行額外的預防措施。
另一種可用作淀粉交聯劑的是環氧樹脂,環氧樹脂主要用于膠合,與聚醋酸乙烯酯接粘合劑組合,環氧基團形成三維網絡,在干燥和潮濕條件下提供良好的強度。
此外膠乳可以增加淀粉的防潮性能,淀粉交聯和膠乳的阻止了粘合劑上的微生物生長,可以將添加劑添加到淀粉粘合劑中以增加粘合性。當用作實木生態板粘合劑時,具有硅烷偶聯劑的玉米淀粉/也具有良好的性能。淀粉的直鏈淀粉和支鏈淀粉相比,蔗糖分子相對較小,并且極易溶于水。蔗糖可以與較長的淀粉分子形成氫鍵,160℃下焦糖化,粘合強度在這種溫度以上大大增加。雖然當與淀粉結合時蔗糖增加了膠合板的粘合強度,但是當蔗糖與NaOH和單寧組合時,NaOH和高溫催化淀粉和蔗糖相互作用。
淀粉粘合劑的交聯和接枝改善了它們的性質,例如納米顆粒和納米粘土,用于淀粉基粘合劑,二氧化硅納米粒子和納米粘土由于其小尺寸,高表面能和表面上的不飽和化學鍵合,增加聚合物材料的性質,例如蒙脫石,是屬于粘土的納米級硅酸鹽。由兩個硅酸鹽層組成,這種結構具有溶脹和吸水的能力。將蒙脫石添加到他們淀粉粘合劑,室溫下顯著提高粘合劑的熱穩定性,可以增加熱穩定性,流變性質,粘合強度和耐水性。
硼酸鹽添加劑可通過硼酸根陰離子結構形成鏈間連接,引入淀粉增加其結合能力和抗生物降解性。由這些添加劑誘導的氰基團可與接觸相形成供體的受體鍵,增加淀粉的附著。通過氰乙基化的淀粉羥基衍生物破壞淀粉微晶,使淀粉易于分散在水中。
通過改變氰基的量,固體含量,pH和環境水分條件,氰乙基木薯淀粉粘合劑的性能。粘合強度取決于取代度,然而這種氰基,乙基淀粉粘合劑耐濕性差。使用過氧化氫,丙烯酰胺,丙烯酸丁酯和有機硅氧烷作為氧化劑,硬共聚單體,軟共聚單體和交聯劑可以合成出高性能淀粉基粘合劑。
淀粉粘合劑為生態板加工提供了許多優點,易于處理,成本低且甲醛釋放量低。然而淀粉基粘合劑缺乏反應性,粘合強度,儲存穩定性和耐水性具有一定缺陷。需要適當的改性與交聯相結合以達到所需的粘合強度。到目前為止,市場上還沒有經濟上可行的生物基交聯劑,淀粉粘合劑依賴于合成交聯劑,例如異氰酸酯和環氧化物,要解決這些性能問題,還需要繼續研究。