丙烯酰胺改性酪蛋白胶黏剂的制备及性能的研究【字数：10543】
本文首先介绍丙烯酰胺和胶黏剂的发展概论，包含了胶黏剂的定义、种类、组成、应用等方面。由此引出酪蛋白胶黏剂，并对其性能进行阐述，突出改性酪蛋白胶黏剂的重要性，并对它们在工业中的应用进行展望。本论文实验以干酪素、尿素、磷酸三钠为主要原料，过硫酸铵（APS）为引发剂，丙烯酰胺为功能单体制得丙烯酰胺改性酪蛋白胶黏剂。本课题研究了尿素的用量、磷酸三钠的用量、丙烯酰胺的用量、酪蛋白胶黏剂的合成温度、聚合温度以及过硫酸铵的用量对丙烯酰胺改性酪蛋白胶黏剂的影响规律。得出干酪素24g， 尿素2g、 磷酸三钠2.1g、丙烯酰胺0.7g、过硫酸铵0.084g，酪蛋白胶黏剂的合成温度75℃,聚合温度80℃。 当pH为8时，可得到粘度为81064mPa.s（18℃）的酪蛋白胶黏剂。
目 录
1. 前言 1
1.1丙烯酰胺的发展综述 1
1.1.1 丙烯酰胺的概念 1
1.1.2 丙烯酰胺的发展历史及现状 1
1.2 胶黏剂的发展综述 1
1.2.1 胶黏剂的概念 1
1.2.2 胶黏剂的种类 2
1.2.3 胶黏胶的组成 3
1.2.4 胶黏剂的发展和用途 4
1.3胶黏剂的作用 5
1.4 酪蛋白胶黏剂 6
1.5 课题研究目的、意义及主要研究内容 6
1.5.1 课题研究目的和意义 6
1.5.2 主要研究内容 7
2. 实验部分 8
2.1 实验试剂及仪器 8
2.1.1 实验试剂 8
2.1.2 实验仪器 8
2.2 实验方法 8
2.2.1探究最佳酪蛋白胶黏剂的工艺条件 8
2.2.2 测量与表征 9
3. 结果与讨论 10
3.1 尿素用量的影响 10
3.2磷酸三钠用量的影响 10
3.3丙烯酰胺用量的影响 11
3.4酪蛋白胶黏剂合成温度的影响 12
3.5 聚合温度的影响 13
3.6APS用量的影响 14
4.结论 16
参考文献 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
致 谢 19
1. 前言
1.1丙烯酰胺的发展综述
1.1.1 丙烯酰胺的概念
丙烯酰胺为白色晶体形状，熔点为84.5℃，且会在室温下升华。因为丙烯酰胺具有活泼的双键和氨基基团，在高温或紫外灯的照射下可以聚合生成聚丙烯酰胺[1]，所以丙烯酰胺可以用来生产聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺被主要应用于水处理，纸浆加工等方面。而在胶黏剂中丙烯酰胺常用来增加胶黏剂的粘稠度，作为增稠剂来使用[2]。
1.1.2 丙烯酰胺的发展和用途
丙烯酰胺在常规的化学生产过程中主要有两种方式：硫酸水合法和铜催化水合法[3]。
其中硫酸水合法采用的是间歇操作，过程复杂，生产成本高且容易产生副反应。1954年，美国的氰胺公司采用等摩尔比的丙烯氰与水在80到100℃的情况下遇硫酸先生成丙烯酰胺硫酸盐，再由氨中和生成丙烯酰胺和硫酸铵[4]。其方法更易制得结晶单体。
相比于硫酸水合法，铜催化水合法更加简便。1972年日本发明了用铜骨架做催化剂，使得丙烯氰和水直接反应生成丙烯酰胺。并且所得到的丙烯酰胺纯度更高且基本无三废，是实现工业化生产的优选。此后各国相继开发了不同类型的催化剂替代铜骨架催化丙烯氰水合制作丙烯酰胺。到了80年代，日本日东化学工业公司更是实现了用生物催化剂制成丙烯酰胺。
丙烯酰胺的用途十分广泛，可用作有机原料和三大合成材料的单体，也是医药、农药、染料和涂料的中间体，同时也可以用作各种助剂、溶剂和催化剂。例如可以用作化学灌浆剂，可广泛应用于隧道、水坝等工程的堵水固剂。也可以在水处理中作为絮凝剂来使用。另外还可以用作防腐剂、土壤改良剂、粘结剂、纸张增强剂等。
在本次论文实验中，将丙烯酰胺作为功能单体引入酪蛋白胶黏剂，不仅能够具有良好的力学性能，而且其耐水性和耐磨性等性能也能得到进一步的改善[57]。并且可以使合成的酪蛋白胶黏剂的性价比达到更高，改善国内尚需进口酪蛋白胶黏剂的现状。
1.2 胶黏剂的发展综述
1.2.1 胶黏剂的概念
胶黏剂是拥有很好的粘合性能，可以将两种或两种以上的材料很好的粘合在一起，固化后能够具有足够的强度的有机或无机，天然或合成的一类物质，统称为胶黏剂或粘合剂、粘接剂[8]，习惯上称之为胶。在近代，随着时代的进步，科技的发展，因为胶黏剂的广泛应用范围，对航空、汽车、电子等行业的作用，研究和开发各类胶黏剂就显得十分重要。
1.2.2 胶黏剂的种类
因为合成方法以及用途等方面存在许多不同之处，所以相印的胶黏剂也有很多不同的分类方法。
其中按照用途可以分为结构和非结构胶黏剂；有溶液型胶、热熔胶、乳液胶、压敏胶带、热固性和热塑性树脂胶黏剂和反应性丙烯酸酯胶黏剂之多。
其中，结构胶黏剂是需要粘结长期受力的结构部位，因此该中胶黏剂应能够承受较大应力，综合性能符合设计要求。根据受力的大小、使用温度、持续时间等要求选用特性合适的热固性、热塑性等胶黏剂来满足不同用途提出的被粘物强度、耐环境影响性能等要求。
而非结构胶黏剂则是需要根据应用情况满足特殊性能的要求，如导电、导热、磁性等功能性要求。多数用来粘结受力较小的材料。如定位、堵漏、密封等，通常会使用热塑性树脂胶黏剂、橡胶型胶黏剂和天然胶黏剂。电子工业常用硅橡胶胶黏剂。
如果按照应用方法来区分胶黏剂，也可以分为热固性、热熔型、室温固化型、压敏型等[9]。
热塑性：
以线型聚合物为基料，固化过程中不产生交联反应，通过溶剂或分散介质的挥发或者熔融状态下的冷却产生胶层，产生粘结力。包含纤维素酯、烯类共聚物、聚酯、聚醚等。
热固性：
主要有环氧树脂胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂、氨基树脂胶黏剂、聚氨酯胶粘剂[10]。其中环氧树脂胶黏剂更有万能胶之称，因为它含有羟基和醚基，拥有高度极性，所以其粘性特别强。相比较而言酚醛树脂胶黏剂就没有那么高的粘性了，但在其加入其它有机高分子改性后可增加其粘度，且耐热性增加。氨基树脂胶黏剂主要用于木制品的粘结，常对其改性后使用。聚氨酯胶粘剂广泛用于不同类型材料的粘结，可以配合不同的胶黏剂使用，在低温下都保持较高的剥离强度。
对于大部分的化学合成者来说，他们更喜欢将胶黏剂按照黏料的化学成分来区分不同种类的胶黏剂。
合成橡胶型：
以合成橡胶为基料制成的胶黏剂，粘接强度不高，耐热性也差，但是弹性很好，初粘力强。合成橡胶胶黏剂有硫化型和非硫化型之分，硫化型是将生胶与硫化剂、补强剂等配合剂混合使用，而非硫化型则是与防老剂等混合后使用，价格低廉，但耐热和耐化学介质性能相对较差。
目 录
1. 前言 1
1.1丙烯酰胺的发展综述 1
1.1.1 丙烯酰胺的概念 1
1.1.2 丙烯酰胺的发展历史及现状 1
1.2 胶黏剂的发展综述 1
1.2.1 胶黏剂的概念 1
1.2.2 胶黏剂的种类 2
1.2.3 胶黏胶的组成 3
1.2.4 胶黏剂的发展和用途 4
1.3胶黏剂的作用 5
1.4 酪蛋白胶黏剂 6
1.5 课题研究目的、意义及主要研究内容 6
1.5.1 课题研究目的和意义 6
1.5.2 主要研究内容 7
2. 实验部分 8
2.1 实验试剂及仪器 8
2.1.1 实验试剂 8
2.1.2 实验仪器 8
2.2 实验方法 8
2.2.1探究最佳酪蛋白胶黏剂的工艺条件 8
2.2.2 测量与表征 9
3. 结果与讨论 10
3.1 尿素用量的影响 10
3.2磷酸三钠用量的影响 10
3.3丙烯酰胺用量的影响 11
3.4酪蛋白胶黏剂合成温度的影响 12
3.5 聚合温度的影响 13
3.6APS用量的影响 14
4.结论 16
参考文献 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
致 谢 19
1. 前言
1.1丙烯酰胺的发展综述
1.1.1 丙烯酰胺的概念
丙烯酰胺为白色晶体形状，熔点为84.5℃，且会在室温下升华。因为丙烯酰胺具有活泼的双键和氨基基团，在高温或紫外灯的照射下可以聚合生成聚丙烯酰胺[1]，所以丙烯酰胺可以用来生产聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺被主要应用于水处理，纸浆加工等方面。而在胶黏剂中丙烯酰胺常用来增加胶黏剂的粘稠度，作为增稠剂来使用[2]。
1.1.2 丙烯酰胺的发展和用途
丙烯酰胺在常规的化学生产过程中主要有两种方式：硫酸水合法和铜催化水合法[3]。
其中硫酸水合法采用的是间歇操作，过程复杂，生产成本高且容易产生副反应。1954年，美国的氰胺公司采用等摩尔比的丙烯氰与水在80到100℃的情况下遇硫酸先生成丙烯酰胺硫酸盐，再由氨中和生成丙烯酰胺和硫酸铵[4]。其方法更易制得结晶单体。
相比于硫酸水合法，铜催化水合法更加简便。1972年日本发明了用铜骨架做催化剂，使得丙烯氰和水直接反应生成丙烯酰胺。并且所得到的丙烯酰胺纯度更高且基本无三废，是实现工业化生产的优选。此后各国相继开发了不同类型的催化剂替代铜骨架催化丙烯氰水合制作丙烯酰胺。到了80年代，日本日东化学工业公司更是实现了用生物催化剂制成丙烯酰胺。
丙烯酰胺的用途十分广泛，可用作有机原料和三大合成材料的单体，也是医药、农药、染料和涂料的中间体，同时也可以用作各种助剂、溶剂和催化剂。例如可以用作化学灌浆剂，可广泛应用于隧道、水坝等工程的堵水固剂。也可以在水处理中作为絮凝剂来使用。另外还可以用作防腐剂、土壤改良剂、粘结剂、纸张增强剂等。
在本次论文实验中，将丙烯酰胺作为功能单体引入酪蛋白胶黏剂，不仅能够具有良好的力学性能，而且其耐水性和耐磨性等性能也能得到进一步的改善[57]。并且可以使合成的酪蛋白胶黏剂的性价比达到更高，改善国内尚需进口酪蛋白胶黏剂的现状。
1.2 胶黏剂的发展综述
1.2.1 胶黏剂的概念
胶黏剂是拥有很好的粘合性能，可以将两种或两种以上的材料很好的粘合在一起，固化后能够具有足够的强度的有机或无机，天然或合成的一类物质，统称为胶黏剂或粘合剂、粘接剂[8]，习惯上称之为胶。在近代，随着时代的进步，科技的发展，因为胶黏剂的广泛应用范围，对航空、汽车、电子等行业的作用，研究和开发各类胶黏剂就显得十分重要。
1.2.2 胶黏剂的种类
因为合成方法以及用途等方面存在许多不同之处，所以相印的胶黏剂也有很多不同的分类方法。
其中按照用途可以分为结构和非结构胶黏剂；有溶液型胶、热熔胶、乳液胶、压敏胶带、热固性和热塑性树脂胶黏剂和反应性丙烯酸酯胶黏剂之多。
其中，结构胶黏剂是需要粘结长期受力的结构部位，因此该中胶黏剂应能够承受较大应力，综合性能符合设计要求。根据受力的大小、使用温度、持续时间等要求选用特性合适的热固性、热塑性等胶黏剂来满足不同用途提出的被粘物强度、耐环境影响性能等要求。
而非结构胶黏剂则是需要根据应用情况满足特殊性能的要求，如导电、导热、磁性等功能性要求。多数用来粘结受力较小的材料。如定位、堵漏、密封等，通常会使用热塑性树脂胶黏剂、橡胶型胶黏剂和天然胶黏剂。电子工业常用硅橡胶胶黏剂。
如果按照应用方法来区分胶黏剂，也可以分为热固性、热熔型、室温固化型、压敏型等[9]。
热塑性：
以线型聚合物为基料，固化过程中不产生交联反应，通过溶剂或分散介质的挥发或者熔融状态下的冷却产生胶层，产生粘结力。包含纤维素酯、烯类共聚物、聚酯、聚醚等。
热固性：
主要有环氧树脂胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂、氨基树脂胶黏剂、聚氨酯胶粘剂[10]。其中环氧树脂胶黏剂更有万能胶之称，因为它含有羟基和醚基，拥有高度极性，所以其粘性特别强。相比较而言酚醛树脂胶黏剂就没有那么高的粘性了，但在其加入其它有机高分子改性后可增加其粘度，且耐热性增加。氨基树脂胶黏剂主要用于木制品的粘结，常对其改性后使用。聚氨酯胶粘剂广泛用于不同类型材料的粘结，可以配合不同的胶黏剂使用，在低温下都保持较高的剥离强度。
对于大部分的化学合成者来说，他们更喜欢将胶黏剂按照黏料的化学成分来区分不同种类的胶黏剂。
合成橡胶型：
以合成橡胶为基料制成的胶黏剂，粘接强度不高，耐热性也差，但是弹性很好，初粘力强。合成橡胶胶黏剂有硫化型和非硫化型之分，硫化型是将生胶与硫化剂、补强剂等配合剂混合使用，而非硫化型则是与防老剂等混合后使用，价格低廉，但耐热和耐化学介质性能相对较差。
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