data-full-width-responsive="true"> 近年来, 涂料的生产和应用得到迅速发展, 二十世纪70 年代, 由于聚醋酸乙烯涂料价格较贵, 聚乙烯醇及其改性品种得到了广泛应用。二十世纪80 年代后期, 聚乙烯醇价格不断上涨, 淀粉、膨润土、聚丙烯酰胺等替代成膜物被相继采用[1]。淀粉是绿色植物进行光合作用的产物, 主要来源于玉米、小麦和薯类等农产品[2], 具有资源丰富、价廉、可再生、不枯竭等特点, 具有生物可降解性, 污染小, 符合环境保护及人身安全等要求。因此, 世界各国都十分重视淀粉资源的开发、利用和研究[3]。我国淀粉资源非常丰富, 是世界第二大玉米生产国, 目前淀粉总产量已超过500 万吨/年。利用玉米淀粉制备新型粘合剂具有很丰富的原料市场和产品需求市场, 因此淀粉涂料应运而生[4]。淀粉涂料是指以淀粉作为粘合剂( 基料) 生产的涂料, 主要用于建筑物内墙面的装饰[5]。基料是建筑涂料的主要成膜物质, 也称胶粘剂, 是涂料配方的主要成分和基料,
它的组成、性质对涂装于建筑物表面的膜的特性( 光度、耐水性、耐磨性、耐擦洗性能、耐候性等) 起着决定性作用[5]。以淀粉衍生物为基料生产的建筑涂料综合性能得到了加强, 如流平性、涂刷性、防沉淀性均得到改善, 克服了传统聚乙烯醇建筑内墙涂料流平性、涂刷性、防沉淀性差的缺点[6]。淀粉衍生物建筑涂料的耐水性、稳定性、流动性、相容性、均一性、附着力、遮盖力均能达到建筑涂料基料的要求, 且其不含甲醛, 对人体无危害, 是一种绿色环保的建筑涂料, 具有广阔的发展前景[7]。1 淀粉的分类在建筑涂料中用到的淀粉主要有氧化淀粉、交联淀粉、羟烷基淀粉和多孔淀粉等。氧化淀粉是指在氧化剂作用下, 淀粉分子中较活泼的羟基被有限地氧化为醛基、酮基、羧基, 分子中的糖苷键部分发生断裂而制得的淀粉。这种淀粉分子的官能团发生变化, 聚合度降低, 具有良好的水溶性、亲和力、浸润性、粘结性, 可用于造纸工业、纺织工业以及食品加工业[5]。双醛淀粉是氧化淀粉中的重要产品, 它是由高碘酸及其盐氧化淀粉生成的淀粉衍生物[9]。双醛淀粉分子中含有许多易反应的醛基官能团, 具有许多优越的物化、生化特性, 如碱溶性、易交联接枝、粘接力强、容易糊化和不易发霉等性能, 并且具有良好的卫生安全性、生物降解性、化学活性, 因而应用广泛。交联淀粉是淀粉与具有两个或者多个官能团的化学试剂起反应, 使不同淀粉分子的羟基间形成醚化或酯化键而交联起来制得的淀粉衍生物[10]。淀粉的交联方式有酰化交联、酯化交联和醚化交联等。羟烷基淀粉是淀粉与环氧烷化合物起反应生成的羟烷基淀粉衍生物, 工业上主要生产羟乙基和羟丙基淀粉。在建筑涂料中, 使用羟乙基淀粉作为涂料胶粘剂。羟乙基淀粉为非离子型, 与其它胶料以及涂料中的各组分的相容性好; 羟乙基淀粉糊流动性好, 具有良好的成膜性; 凝沉性弱, 粘度稳定, 制备的涂料稳定, 有利于施涂,涂层均匀[11]。多孔淀粉是一种新型的变性淀粉, 是将具有生淀粉酶活力的酶在低于糊化温度下作用于生淀粉而形成的多孔性蜂窝状产物。多孔淀粉表面布满了直径为lm 左右的小孔, 小孔由表面向中心深入, 孔的容积占颗粒体积的50%左右, 因此具有良好的吸附性能, 且对目的物有缓释作用[12- 14]。2 淀粉在涂料中的应用21 在内墙涂料中的应用采用催化剂在碱性条件下对淀粉进行改性, 然后进一步交联处理, 使其耐水性、稳定性、流动性、相容性、均一性、附着力、遮盖力均能达到内墙涂料基料的要求。由于淀粉是天然可食性原料, 因此该内墙涂料对环境安全、无毒, 是一种绿色环保的内墙涂料[15]。白志诚、李高等[16]用淀粉自制的FH 复合助剂、尿素和稳定剂等制得液体淀粉涂料。该涂料用于内墙涂料, 具有稳定性好、附着力强、不掉灰、不起皮、表面光滑且具瓷釉感的特点。刘淑萍等[17]根据白垩土的性质和化学组成, 认为白垩土代替膨润土具有一定的可能性。( 白垩土是土状集合体形态的方解石的一种, 常用做胶结构和填充剂等, 它的主要化学成分为: CaO 52%, MgO 75%, Fe2O3 57%, SiO211%) 。实验结果表明: 采用淀粉和白垩土为主要原料,通过糊化、交联等反应制得的胶水代替106、801 胶水生产内墙建筑涂料, 性能优良。朱仁宏等[18]以多孔淀粉作为吸附剂和缓释剂, 在吸附了除虫菊酯后加入内墙涂料, 可以达到理想的效果, 特别是在粉刷涂料期间, 杀虫剂释放量很少, 保护了操作工人的安全, 随后能平缓地释放, 持续较长时间, 杀虫效果好。曾丽娟等[19]采用双氧水作氧化剂, 硫酸亚铁为催化剂, 在碱性条件下对木薯淀粉进行催化氧化, 然后进一步交联处理, 使其耐水性、稳定性、流动性、相容性、均一性、附着力、遮盖力均达到内墙涂料基料的要求, 并在碱性条件下对木薯淀粉的氧化、制备淀粉胶的原理、方法和性能以及对影响该淀粉胶的各种因素进行了讨论。22 在纸张涂料中的应用3S- 85 淀粉为阳离子, 能与多种颜料混合而形成均匀稳定的涂料液。成纸具有光泽度高, 粘接性能和抗水性能好等特点。3S- 85 淀粉在气刀涂布涂料中的应用十分广泛, 该种淀粉成纸的光泽度和表面强度较高。张金等配制的纸张涂料除了具有较高的光泽度外, 还有较好的柔软性能, 在相同条件下可以提高铸涂纸的耐折度, 从而在一定程度上改进铸涂纸的涂层耐折( 180折痕强度)性能[20]。VTT 与芬兰赫尔辛基大学和约思苏( Joensuu) 大学联合开发出一种可替代矿物类颜料的有机淀粉颜料[21]。该淀粉颜料具有密度小, 有利于提高纸张强度, 对纸机部件( 如网部、切纸刀) 磨损轻, 与环境友好等特点。与粒径大且分布较宽( 从数微米到几百微米) , 不适合用作纸张填料或涂布颜料的天然淀粉相比, 新开发的淀粉颗粒具有粒径分布窄, 不溶于水等特点。与含矿物颜料的脱墨废纸不同, 含有机淀粉颜料的脱墨废纸完全可以烧成灰。在较低的压光压力下能生产出有光泽的涂布纸,并具有较高的白度和不透明度。Jurkka kuusipalo[22]对淀粉涂料的粘弹性做了大量的研究。刘艳新等[23]通过实验发现涂料中使用淀粉可以增加涂料的固含量, 同时改善了涂布纸的主要性能, 节约干燥能量, 优化干燥过程, 提高产量。高固含量的预涂涂料配方中, 提高胶粘剂中淀粉质量比例( 50%) 的同时可降低总胶粘剂的用量( 从16份降到14 份) 且可在保持纸张光泽度、挺度、印刷斑点和印刷性能不变的情况下提高印刷光泽度, 对纸张的表面性能没有负面影响。23 在防水涂料中的应用乳胶涂料以水替代传统的挥发性有机溶剂, 具有安全、无毒、低污染、节约资源、使用方便等特点, 但该类涂料以聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯等高聚物形成的乳胶为成膜物质[24], 价格较贵。因而寻求性能好、生产成本低、工艺简单的乳胶, 成为涂料工作者研究的热点。淀粉具有高分子化合物的粘结特性, 产量大, 价格低, 通过热糊化、酸解、碱糊化、氧化等改性, 可用于乳胶涂料成膜物质。段香芝等[25]的实验结果表明, 用淀粉- 苯乙烯接枝共聚物与废PS 共混制成的防水涂料, 其稳定性达7 天以上, 附着力达1 级, 粘度( 涂- 4, s) 90- 110,涂在各种包装纸箱的外表后, 5~10min 后即可形成一层均匀的涂层, 具有良好的防水性能, 连续浸泡48h, 虽发软却不透水。苏琼等[26]以过硫酸钾为引发剂, 在乳化剂OP 存在下, 玉米淀粉与苯乙烯接枝聚合制备了涂料用淀粉- 苯乙烯乳液, 以此乳液为成膜物质复配成的乳胶涂料的性能达到或超过GB/T9756- 2001 合格产品的指标: 耐水性96h, 耐洗刷性500 次, 耐碱性24h 无异常。3 展望传统涂料存在颜色不均匀, 遇水或湿气易脱落, 易变质, 涂膜强度低, 附着力差和有效使用期短等问题, 而以淀粉及其衍生物为基料生产的建筑涂料很大程度上改变了这些缺陷, 如流平性、涂刷性、防沉淀性均好。淀粉基涂料生产工艺简单, 产品价格低, 是一种绿色环保型涂料, 符合世界各国推行的环保政策。尽管如此, 由于受淀粉原料本身特性制约, 淀粉及其衍生物作为建筑涂料的基料在防霉、附着力、强度等方面还有待进一步研究, 以达到理想涂料的要求。
