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一种环保磷酸酯化淀粉胶黏剂及内墙腻子性能研究
李光华，邓跃全，李畑畑，田晗旭，汪彬彬（西南科技大学 材料与科学学院，四川 绵阳 621010）
针对自制的环保磷酸酯化淀粉胶黏剂及内墙腻子，研究其有害物质含量及性能，利用红外图谱分析磷酸酯化淀粉的酯化情况，通过扫描电镜 SEM 分析内墙腻子表面形貌特征。
1 试验部分
1.1 材料
磷酸酯化淀粉胶黏剂：自制，由磷酸二氢钠和玉米淀粉在 65℃、pH 值为 5.0 条件下酯化合成后，经氢氧化钠糊化而成。磷酸酯化淀粉胶基内墙腻子：自制，由获得的磷酸酯化淀粉胶黏剂和羟丙基甲基纤维素醚、防腐剂等助剂以及重钙、石灰等填料制成的 A 组分，在施工时按比例加入白水泥混合均匀。
1.2 仪器设备
电子天平： BS-3000L，上海友声衡器械有限公司；电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9070A，上海齐欣科学仪器有限公司；扫描电子显微镜：TM-1000，日立公司；傅立叶变换红外光谱仪：SPECTRUM ONE，美国 PE 仪器公司。
1.3 有害物质含量测定
将磷酸酯化淀粉胶黏剂及腻子分别按照 GB 18583—2001《室内装饰装修材料胶黏剂中有害物质限量》和 GB18582—2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》测定其有害物质含量。
1.4 磷酸酯化淀粉胶基内墙腻子物理性能测定
将磷酸酯化淀粉胶基内墙腻子按照 JG/T 298—2010《建筑室内用腻子》测试物理性能。
1.5 表征分析
利用红外光谱仪分别对玉米淀粉、淀粉磷酸酯进行红外光谱测试，通过图谱分析其酯化情况；采用 SEM 观察磷酸酯化淀粉胶基内墙腻子表面形貌，并对其进行分析。
2 结果与讨论
2.1 有害物质含量分析
磷酸酯化淀粉胶黏剂中有害物质含量测定如表 1 所示。
由表 1 可得，磷酸酯化淀粉胶黏剂中游离甲醛、苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物含量远远小于国家标准有害物质限量要求，均未检测出。磷酸酯化淀粉胶黏剂是由天然高分子材料玉米淀粉和磷酸二氢钠酯化合成后经氢氧化钠糊化而成，其原料中均不含有甲醛、苯系物等挥发性有机物，是一种绿色环保的胶黏剂。该胶黏剂透明度高、黏度合适、流动性好，具有优良的性能。
表 2 是磷酸酯化淀粉胶基内墙腻子中有害物质含量的测定。
由表 2 可得，该腻子中 VOC、苯系物、游离甲醛等含量远远小于标准限量，均未检测出；可溶性重金属铅、镉、铬、汞等污染物也未检测出，符合国家标准有害物质限量要求。磷酸酯化淀粉胶基内墙腻子是以获得的磷酸酯化淀粉作为胶黏剂，以纤维素醚和防腐剂作为助剂，以重钙、石灰作为填料制备的A组分，在施工时按比例与白水泥均匀混合而成。所有原料都不含有苯、甲苯、乙苯、二甲苯以及游离甲醛等挥发性有机物，也不含有可溶性重金属铅、铬、镉、汞等污染物，同时在制备过程中也无染污物产生。因此，该腻子也是一种绿色环保的内墙腻子。
2.2 磷酸酯化淀粉胶基内墙腻子物理性能分析
磷酸酯化淀粉胶基内墙腻子物理性能指标测试如表 3 所示。
由检测结果可知，该腻子在容器中均匀混合，在搅拌过程中无结块、无沉淀；在刮涂过程中无翻皮现象，可来回刮涂，放置 5 h 后，再进行第二遍刮涂，刮涂过程中仍然无障碍，且涂层平整、无针孔；干燥时间较快，3 h 即可干燥，且 3 h 内无裂纹，初期干燥抗裂性较好，打磨性能也较好，可手工打磨，其物理性能指标均符合国家标准。
2.3 表征分析
图 1 是淀粉和淀粉磷酸酯的红外光谱图。由图 1 可以看出，淀粉在 3 400 cm-1 左右处有很强的羟基伸缩振动吸收峰，酯化反应后在 1 380 cm-1 附近出现吸收峰，是因为酯化反应使其化学结构发生变化。对于不同结构的化合物，磷脂基 P=O 的振动伸缩带在 1 400～1 100 cm-1 范围内出现，在 1 380 cm-1 出现的吸收峰是磷脂基 P=O 振动所致，故淀粉与磷酸根发生了酯化反应。
通过对比可以看出，当加入白水泥后，淀粉胶黏剂与白水泥形成有机-无机粘结层，使表面致密。白水泥固化后与淀粉胶黏剂和重钙更好地粘结在一起，腻子层的微观结构得到一定的改善，形成了良好的涂膜结构，从而使腻子的强度和硬度都有较大的提高。
3 结 语
(1) 结果表明，磷酸酯化淀粉胶黏剂及其内墙腻子中甲醛、苯系物、VOC、铅、镉、铬、汞等有害物质未检出，打磨性、施工性等物理性能符合行业标准要求。
(2) 红外光谱表明，淀粉与磷酸根发生了酯化，酯化后淀粉胶黏剂透明度高、黏度合适、流动性好，用其制备的建筑内墙腻子性能有明显改善，SEM 表明淀粉胶黏剂-白水泥-重钙形成了良好的涂膜结构。
采用天然可再生的淀粉，绝对无甲醛、苯系物等有机污染物，辅助原料磷酸二氢钠是可以作为食品和饲料添加剂的无毒原料，酯化合成等工艺也没产生新的污染物，能保证磷酸酯化淀粉胶黏剂及其建筑内墙腻子中不含甲醛、苯系物以及可溶性重金属等污染物，绿色环保。淀粉是纯天然的高分子材料，可再生生产，来源广泛，价格低廉，可以实现可持续的生产和利用，替代传统的石油化工原料，有重要的应用价值。
