一种氟改性淀粉玻璃纤维棉及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种氟改性淀粉玻璃纤维棉及其制备方法和应用，基于淀粉的绿色环保和生物可降解性等优势，通过淀粉改性接枝不饱和双键烯烃官能团，并与丙烯酸酯类含氟化合物共聚，调控淀粉亲疏水性，从而利用氟改性淀粉制备的淀粉粘接剂并应用于玻璃纤维棉，从而实现改善淀粉玻璃纤维棉憎水率低

【技术实现步骤摘要】
一种氟改性淀粉玻璃纤维棉及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及环保可降解的玻璃纤维棉
，尤其涉及一种氟改性淀粉玻璃纤维棉及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]玻璃纤维棉制品是一种以玻璃纤维为原料制成的高性能保温隔热材料，广泛应用于建筑
、
航空航天
、
汽车
、
电子
、
化工等领域
。
为使玻璃纤维棉制品憎水率提高以及质量洗涤率降低，一般需要在玻璃纤维棉制品中加入特定的粘接剂，其作用是增加其纤维的集束性，从而提高纤维强度，提高憎水率
、
抗磨性和柔软性
。
[0003]目前，生物基粘接剂作为一种可再生资源
,
十分受到人们的青睐，尤其是淀粉制成的粘接剂
。
近年来，粘接剂工业生产向低成本
、
零公害的方向发展，淀粉粘接剂作为天然可再生粘接剂，其在许多方面都优于其他粘接剂
。
[0004]现在许多粘接剂都会引入甲醛，从而在产品中会有甲醛残留，对环境和人体会造成一定的伤害，且会使生产环境恶化，此外现有的粘接剂在耐水性
、
粘结强度等方面也不太理想，所以应用受到一定的限制
。
而关于改性淀粉的研究，目前主要是添加人工合成高分子
,
因而工艺复杂且成本偏高
。
[0005]因此，提出一种制备无甲醛
、
绿色环保
、
粘结强度好
、
干燥速度快
、
各项性能稳定的新型淀粉粘接剂的方法，并用于玻璃纤维棉的生产，用于改善淀粉玻璃纤维棉生产中的憎水率低
、
质量洗涤率和力学性能等问题，将具有广阔的应用前景
。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的是：一般的玻璃纤维棉粘接剂含甲醛，而采用天然淀粉粘接剂制作的玻璃纤维棉制品又憎水率低
、
质量洗涤率高
、
机械性能差的问题
。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种氟改性淀粉玻璃纤维棉的制备方法，包括以下步骤：将氟改性淀粉粘接剂均匀喷洒在玻璃纤维表面，经过高温热固化后制备得到氟改性淀粉玻璃纤维棉；所述氟改性淀粉粘接剂由氟改性淀粉
A、
表面活性剂
B、
憎水剂
C、
改性矿物油
D、
交联剂
E、
催化剂
F
和溶剂
G
按一定比例均匀搅拌后制备而得；其中的所述氟改性淀粉
A
赋予了淀粉优异的疏水性，其是通过丙烯酸酯类含氟化合物和含不饱和双键的淀粉以自由基聚合方式，合成的无规或嵌段氟改性淀粉的聚合物；其中含不饱和双键的淀粉是通过多异氰酸酯
、
含羟基的烯烃化合物
、
淀粉经过化学反应制备；基于含氟化合物的疏水性，使氟改性淀粉玻璃纤维棉具有优异的憎水性
、
质量抗洗涤性和机械性能，是本专利技术的主要创新点之一
。
[0008]在本方案的一个优选实施方式中，氟改性淀粉
A
的具体制备方法为：通过多异氰酸酯
A1
与含羟基的烯烃化合物
A2
反应，再通过上述化合物中的异氰酸酯与淀粉
A3
接枝反应，接着将得到的改性淀粉与丙烯酸酯类含氟化合物
A4
通过自由基聚合制备氟改性淀粉
A
，所述氟改性淀粉
A
典型的分子结构式如下：
[0009][0010]氟改性淀粉的数均分子量是
23000
‑
1000000
，优选
40000
‑
300000
，其中
x
为淀粉中葡萄糖的聚合度，
y
为不饱和双键改性淀粉的聚合度，
z
为全氟己基乙基丙烯酸酯的聚合度；
[0011]多异氰酸酯
A1
为对苯二异氰酸酯
、
间苯二异氰酸酯
、
异佛尔酮二异氰酸酯
、
六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种混合，
A1
通过异氰酸酯官能团分别与
A2
和
A3
分子结构中羟基反应，将不饱和双键与淀粉进行接枝改性；
[0012]含羟基的烯烃化合物
A2
，其中
R1
为
H
或
CH3，
R2
为1‑
10
的烷烃直链官能团及其同分异构体，
A2
为
(
甲基
)
丙烯酸羟乙酯
、(
甲基
)
丙烯酸羟丙酯
、(
甲基
)
丙烯酸羟丁酯
、(
甲基
)
丙烯酸羟戊酯
、(
甲基
)
丙烯酸羟己酯中的一种或多种混合；除此以外，
A2
还可以为3‑
羟基丙烯
、4
‑
羟基丁烯
、5
‑
羟基戊烯
、6
羟基己烯中的一种或多种混合；
[0013]淀粉
A3
为玉米淀粉
、
绿豆淀粉
、
小麦淀粉
、
红薯淀粉
、
木薯淀粉
、
豌豆淀粉中的一种或多种混合，优选玉米淀粉；其分子结构中的羟基官能团与
A1
中异氰酸酯接枝反应；淀粉
A3
赋予氟改性淀粉玻璃纤维棉的生物可降解性；
[0014]丙烯酸酯类含氟化合物
A4
，其中
R4
为
H
或
CH3，
R5
为碳数为0‑2的烷烃链，
n
是含氟碳原子数目，为1‑
10
的整数，
A4
为全氟乙基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟丙基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟丁基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟戊基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟己基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟庚基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟辛基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟壬基乙基
(
甲基<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氟改性淀粉玻璃纤维棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氟改性淀粉粘接剂均匀喷洒在玻璃纤维表面，经过高温热固化后制备得到氟改性淀粉玻璃纤维棉；所述氟改性淀粉粘接剂由氟改性淀粉
A、
表面活性剂
B、
憎水剂
C、
改性矿物油
D、
交联剂
E、
催化剂
F
和溶剂
G
按一定比例均匀搅拌后制备而得；其中的所述氟改性淀粉
A
赋予了淀粉优异的疏水性，其是通过丙烯酸酯类含氟化合物和含不饱和双键的淀粉以自由基聚合方式，合成的无规或嵌段氟改性淀粉的聚合物；其中含不饱和双键的淀粉是通过多异氰酸酯
、
含羟基的烯烃化合物
、
淀粉经过化学反应制备；基于含氟化合物的疏水性，使氟改性淀粉玻璃纤维棉具有优异的憎水性
、
质量抗洗涤性和机械性能
。2.
根据权利要求1所述的氟改性淀粉玻璃纤维棉的制备方法，其特征在于，所述氟改性淀粉
A
的具体制备方法为：通过多异氰酸酯
A1
与含羟基的烯烃化合物
A2
反应，再通过上述化合物中的异氰酸酯与淀粉
A3
接枝反应，接着将得到的改性淀粉与丙烯酸酯类含氟化合物
A4
通过自由基聚合制备氟改性淀粉
A
，所述氟改性淀粉
A
典型的分子结构式如下：氟改性淀粉的数均分子量是
23000
‑
1000000
，其中
x
为淀粉中葡萄糖的聚合度，
y
为不饱和双键改性淀粉的聚合度，
z
为全氟己基乙基丙烯酸酯的聚合度；多异氰酸酯
A1
为对苯二异氰酸酯
、
间苯二异氰酸酯
、
异佛尔酮二异氰酸酯
、
六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种混合，
A1
通过异氰酸酯官能团分别与
A2
和
A3
分子结构中羟基反应，将不饱和双键与淀粉进行接枝改性；含羟基的烯烃化合物
A2
，其中
R1
为
H
或
CH3，
R2
为1‑
10
的烷烃直链官能团及其同分异构体，
A2
为
(
甲基
)
丙烯酸羟乙酯
、(
甲基
)
丙烯酸羟丙酯
、(
甲基
)
丙烯酸羟丁酯
、(
甲基
)
丙烯酸羟戊酯
、(
甲基
)
丙烯酸羟己酯中的一种或多种混合；淀粉
A3
为玉米淀粉
、
绿豆淀粉
、
小麦淀粉
、
红薯淀粉
、
木薯淀粉
、
豌豆淀粉中的一种或多
种混合，其分子结构中的羟基官能团与
A1
中异氰酸酯接枝反应；丙烯酸酯类含氟化合物
A4
，其中
R4
为
H
或
CH3，
R5
为碳数为0‑2的烷烃链，
n
是含氟碳原子数目，为1‑
10
的整数，
A4
为全氟乙基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟丙基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟丁基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟戊基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟己基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟庚基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟辛基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟壬基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯
、
全氟葵基乙基
(
甲基
)
丙烯酸酯中的一种或多种混合物；在氟改性淀粉
A
的自由基聚合过程中，还需要加入引发剂
A5、
表面活性剂
A6
和溶剂
A7
；引发剂
A5
为过硫酸铵，表面活性剂
A6
为十二烷基磺酸钠和
NP
‑
10
中的一种或两种混合，溶剂
A7
为四氢呋喃
、
丙二醇单甲醚醋酸酯
、
乙酸乙酯
、
乙酸丁酯中的一种或多种混合
。3.
根据权利要求2所述的氟改性淀粉玻璃纤维棉的制备方法，其特征在于，所述氟改性淀粉
A
由三步反应制得：首先，多异氰酸酯
A1
与含羟基的烯烃化合物
A2
在
60
‑
90℃
的溶液中反应1‑
5h
，制备中间产物1；其次，淀粉
A3
与第一步中间产物1在
60
‑
90℃
的溶液中反应1‑
5h
，制备中间产物2；最后，第二步中间产物2与丙烯酸酯类含氟化合物
A4
按一定比例投料，并在溶液中通过自由基聚合方式制备氟改性淀粉，溶液聚合温度为

【专利技术属性】
技术研发人员：王犁而，唐波，罗迅，左剑平，劳瑜，白智鑫，
申请(专利权)人：重庆海科保温材料有限公司，
类型：发明
国别省市：