瓦楞纸板作为一种重要的材料使用于内外销产品包装瓦楞纸箱的生产，而瓦楞纸箱性能优良，具有轻便、牢固、便于装卸运输等特点，被广泛应用于家用电器、纺织品、食品等运输包装，是必不可少的包装容器。从其发展来看，1996年纸箱销售量80亿平方米，2000年增长到125亿平方米，到2002年六年中约增长1.5倍达到200亿平方米。有人预计到2004年我国用于运输的瓦楞纸器产量将达到165亿平方米，成为亚洲最大的瓦楞纸器生产国。用于粘合芯纸和面纸所用的粘合剂可以说对其性能具有一定的决定作用，因此研究性能优良的粘合剂具有很重要的价值。我国对它的研制有二十多年的历史。

　　1.概述瓦楞纸板用粘合剂的发展情况

　　我国纸箱行业中使用最早的粘合剂是20世纪30年代所使用的NaSiO3（又称水玻璃、泡花碱）。虽然它结膜快，价格低，但是用它粘合的纸箱碱性大，容易吸潮开层，有腐蚀性，使包装的商品受到损坏，还会对环境造成污染。鉴于此，我国在70年代末开展淀粉粘合剂的研制，在80年代中期即1984年开始推广淀粉粘合剂以替代泡花碱。虽然淀粉具有来源广，资源丰富，价格低，无毒，无污染等优点，但用它所制粘合剂含水量大、初粘性差、粘度有时不稳定、固化速度慢，胶膜刚性差，所以对它进行改性的研究很多，但这些改性主要集中在氧化改性上，且氧化改性所制粘合剂主要针对我国大多数缺少自动成形烘干设备的中小企业，而对高速流水线生产用淀粉粘合剂的研究甚少。目前，已研制出的少量的几种也存在着很多的不足。

　　国外从20世纪50年代就开始用淀粉粘合剂取代泡花碱，1935年美国的Stein-Hull就成功的研制出玉米淀粉粘合剂，且这种粘合剂根据制备方法不同可分别适用于小型企业和大型瓦楞纸箱生产厂用。国外针对初期的淀粉粘合剂存在的不足也进行了改性，如提高防潮性、初粘性、干燥速度等，改性比较成功，目前美国研制的淀粉胶一般既可干粉化用，也可现配现用，针对的大部分也是高速自动化流水线用胶。

　　由此看来，研制性能优良和自动化流水线用粘合剂是我国亟待解决的问题。

　　2.粘合剂中各种常用助剂的发展及作用

　　淀粉粘合剂中最基本的原料是淀粉，淀粉包括玉米淀粉、马铃薯淀粉、土豆淀粉等，由于产地的不同在配制胶种时会选用不同的淀粉，但就目前来看玉米淀粉的使用量最大。最常用的助剂有糊化剂、交联剂、氧化剂，在反应过程中会根据实际需要适当加一点催化剂、消泡剂。为配制具有特定功能的粘合剂会加入各种功能助剂，如催干剂、防潮剂、防腐剂、增塑剂等。下面就其中的常用助剂加以介绍。

　　2.1糊化剂

　　糊化剂是淀粉粘合剂应用至今的助剂，而且采用的一直是NaOH，包括国外也一直在用它。NaOH的主要作用是降低糊化温度，通过与淀粉中的羟基结合，破坏部分氢键，减弱大分子间的作用力而实现这一目的的。一旦在淀粉中加入氧化剂对其进行氧化改性，NaOH的作用又会表现为调节pH值，保证碱性氧化条件；还会使氧化淀粉的羧基变为钠盐，增加亲水性和溶解性。当然NaOH的用量要适当，用量过少，达不到糊化效果且胶液流动性不好，并且不易贮存；用量过大，粘度过低，流动性大，不易上胶，对纸品的腐蚀性会增大。

　　2.2交联剂

　　淀粉粘合剂的基本配方为淀粉、水、烧碱。交联剂是随着淀粉的氧化改性而加入使用的一种助剂。一直以来主要使用的交联剂为硼砂（Na2B4O7·10H2O），乙二醛、甲醛、环氧氯丙烷使用量很少，最近有人用高分子树脂与硼砂一起作为交联剂使用，如使用乙烯基高分子树脂，分子式的主要成分为(CH2)nNO。硼砂的主要作用是提高粘结性和初粘性，因为硼砂能与充分溶胀后的淀粉分子形成网状结构的多核络合物，有助于淀粉的交联，并使生成的薄膜坚牢。硼砂用量也有一定的要求，用量过多，内聚力过高，使胶的流动性差，易凝胶；用量过少，络合不够，粘接力差，胶过稀，使瓦楞纸板脱胶，储存时易分层。

　　2.3氧化剂和催化剂

　　自从进行氧化改性以来，国内外大多数厂家使用的氧化剂为KMnO4、NaClO和H2O2这三种，只不过在使用中通过对比选择适合自己的生产所需的一种。当然这三种氧化剂各有利弊，不过发展到目前来看，国内外都对H2O2有所钟爱。

　　KMnO4作氧化剂氧化速度快，用量少，由颜色的变化可确定反应进行的程度，操作方便。但做出的粘合剂为深咖啡色，用在瓦楞纸箱上影响外观。

　　NaClO作氧化剂价格低廉，但它不稳定，贮存中浓度变化较大，并且在反应中放出氯气污染环境。

　　H2O2作氧化剂氧化效果好，无毒无味，用量少，氧化过程中不给反应带进杂离子。但是其价格是这三种氧化剂中最高的。

　　催化剂的使用可以说在选择上没有费太多的工夫，因为催化剂是来加快反应速度的，这与化学紧密联系，有化学基础便能较容易的选择出。KMnO4作氧化剂时，不需催化剂；NaClO作氧化剂时Ni2+、Fe2+、Cu2+等金属离子有较好的催化作用，其中的Fe2+用量最多；H2O2作氧化剂时Fe2+有较好的催化作用，美国有用Mn2+替代Fe2+作催化剂的。

　　3.功能性粘合剂的发展

　　功能性粘合剂指针对粘合剂在使用中存在的不足而对其某一方面进行改性的粘合剂。目前在高强快干、耐水、防潮方面研究比较多，尤其是针对淀粉粘合剂含水量高，干燥速度慢的不足，对快干的研究最多。在这一方面我国与国外的差距很大。据对大连的两个较有名的瓦楞纸箱厂了解，我国三层瓦楞纸板车速为70～80m/min，五层的只能跑30m/min，纸板干的很慢，而美国的淀粉粘合剂五层的车速达到了200m/min，由此可见，我们还有很长的一段路要走。由此国外的改性焦点集中在防水上。

　　3.1快干型淀粉粘合剂

　　淀粉粘合剂的固含量16%左右，还不到泡花碱的固含量的一半，这使它的干燥速度很慢，从而影响了使用，所以提高淀粉粘合剂的干燥速度成了改性的主要工作。发展到现在快干改性主要有两种途径：加填料催干和加催化剂催干。

　　淀粉粘合剂属溶剂型粘合剂，溶剂为水，主体材料是淀粉。水蒸发或挥发脱离粘合剂，进入周围环境，淀粉形成胶膜过程为干燥过程。水的蒸发只是一种形式，胶膜的形成才是干燥的内涵和本质内容。

　　①填料型催干剂
　　膨润土、高岭土、轻质碳酸钙、氯化钙和明矾等是现在所使用的无机填料催干剂，其中膨润土和轻质碳酸钙是国内外用量最多的。它的作用表现在一方面增加固含量，填塞纸纤维孔隙减少水份渗入，另一方面当水份减少时能吸收水份形成胶膜，从而增加干燥速度。
催干原理为：填料将粘合剂中部分溶剂水转化为胶膜的一部分，从而提高干燥速度，在胶液中，填料不与水和粘合剂的其它成分发生化学上的相互作用，但当水减少到一定程度后，填料浓度提高，并迅速与水发生相互作用，一个分子的填料可以“固化”自身重量几倍甚至几百倍的水，一起成为胶膜的组成部分，从而极大地提高粘合剂的干燥速度。

　　②催干剂
　　这里的催干剂主要指有机高分子，目前用量较多的有PVA（聚乙烯醇）、脲醛树脂和苯-丙乳液。有人把这几种物质与淀粉粘合剂发生的反应分为两种类型：接枝反应型和高分子乳液共混型。接枝反应型是针对PVA和脲醛树脂而言，在玉米淀粉粘合剂中加入这两种物质后，在一定条件下发生接枝反应，可把淀粉分子中亲水性羟基掩蔽起来，使水份主要向空中挥发。高分子乳液共混型是就苯-丙乳液来说的，有人也把PVA和脲醛树脂也算在这一类中，加入苯-丙乳液，在干燥过程中，其与玉米淀粉粘合剂分子相互交织，组成更大的网络，它可增加粘接强度。苯-丙乳液有憎水基团，有利于水份的挥发，加快干燥速度。但苯-丙乳液的干燥效果不如其它的干燥剂（包括填料）。

　　3.2耐水性（防潮性）淀粉粘合剂

　　这方面的研究我国很少，西北民族学院曾探讨过工艺条件对淀粉粘合剂耐水性的影响，并在自己的实验室研究条件下提供了一套在潮湿环境下使用包装用玉米淀粉粘合剂的生产工艺。但其配方的唯一不足是加了甲醛。国外在这方面的研究较多，特别是美国的改性研究比较成功。

美国在1995年申请的专利号为5,405,437,名为All Natural ,Starch-based,Water Resistant Corrugating Adhesive的一项专利，在防潮性方面取得了重大进步。这一专利中淀粉粘合剂的制备类似于Stein-Hull二步法，分别制备主、载体淀粉，其中载体淀粉既可干粉化，也可现配现用，另外也可采用一步法配制。无论采用哪种配方，都是通过采用常用的助剂、原料（玉米淀粉、NaOH、H2O2、Mn2+催化、硫代硫酸钠或亚硫酸钠终止剂）而达到理想目标的，且其工艺条件非常细微。其1995年专利号5,393,336的另一专利也是对耐水性改性的研究，也是通过控制工艺条件实现的。

　　4.结语

　　淀粉粘合剂随着瓦楞纸箱的大量使用已越来越显示出其重要性，但由于我国对它进行研究起步较晚，使之在使用中仍存在很多的不足，如：初粘性差、胶膜刚性小、用于流水线用胶种类太少等。总之，这仍然需要我们的研究人员的不懈努力，研制出性能更优良的粘合剂。