CN102492373B - 一种淀粉胶及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及淀粉胶以及在环保型内墙涂料中的应用，淀粉胶的配方按体积份计算由如下组分组成：氧化醋酸酯淀粉乳液100份，硼砂溶液10-20份，羧甲基纤维素钠溶液6-15份；所述羧甲基纤维素钠溶液质量分数为1-5%；方法包括碱性氧化醋酸酯淀粉乳液的配制和淀粉胶的制备两步骤；本内墙涂料对环境安全、无毒，淀粉胶的粘度和稳定性达到国家标准；由淀粉胶制备的墙内涂料在粘度、细度、涂膜外观、附着力、掩盖力、耐水性、耐水擦干性及耐洗刷性均符合或高于国家标准。

Description

一种淀粉胶及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种以复合变性淀粉为原料制备的内墙涂料淀粉胶以及在环保型内墙涂料中的应用。

背景技术

随着人们生活水平的提高和健康意识、环保意识的增强，以及因室内装修污染造成人体健康严重伤害的事件的层出不穷，社会对环保健康的室内装饰材料的需求越显高涨。因此，环保健康的内墙涂料的开发受到了许多研究者们的关注。由于，作为内墙涂料的胶基是影响涂料性能 (如：柔韧性、 耐水性、 耐擦洗性、 耐候性、 耐沾污性等 )的首要因素，研究内墙涂料关键在于胶基的选择和制备。同时，随着世界能源资源的日益枯竭，以石油化工产品为原料的乳胶漆等内墙涂料产品生产成本也会越来越高。因此，以天然可再生资源为原料生产环保健康的内墙涂料成为世人共同理想。本发明着力于以淀粉为原料，通过试验制得适宜于绿色环保的内墙涂料胶基的淀粉胶。

淀粉胶粘剂是真正的环保型胶粘剂，对人体无危害，对环境无污染，并且成本低，原料可持续再生，具有很好的发展前景。氧化淀粉经过物理和化学改性，粘合剂的初粘力、干燥速度、稳定性等都较普通淀粉粘合剂有了明显的改善，被广泛用于淀粉胶粘剂的原料。但，氧化淀粉改善了淀粉胶粘剂强度低、贮存期短和干燥速度慢等缺点；低取代度醋酸酯淀粉 (取代度小于0.2) 化学性质稳定，醋酸酯淀粉比普通淀粉具有更好的成膜性，膜的透明度和光泽度亦较好，柔软性、伸长性、耐折度和耐磨度高，且淀粉经过醋酸酯化后，引入了乙酰基团，与葡萄糖上的羟基形成了分子内氢键，阻碍了分子间氢键的生成和分子的聚集，同时增强了淀粉粘合剂的抗凝沉性和提高了贮存稳定性。但单一醋酸酯淀粉黏度高，涂抹性差。

由于马铃薯淀粉等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。同时，淀粉经氧化、醋酸酯化处理后作为基料已被证实，但是，目前还鲜有基于氧化醋酸酯淀粉为淀粉胶的涂料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种淀粉胶的配方，该配方成本低，由该配方制备的淀粉胶是一种绿色环保的胶体材料。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

按体积份计算由如下组分组成：氧化醋酸酯淀粉乳液100份，硼砂溶液10-20份，羧甲基纤维素钠溶液6-15份；所述氧化醋酸酯淀粉乳液由氧化醋酸酯淀粉和水介质按重量比计为5-30:100的配比制成，所述氧化醋酸酯淀粉的氧化度以羧基含量计0.2-0.8%，取代度为0.02-0.10；所述硼砂溶液的质量分数为2-8%；所述羧甲基纤维素钠溶液质量分数为1-5%。

所述的淀粉胶优选配方，按体积份计算由如下组分组成：氧化醋酸酯淀粉乳液100份，硼砂溶液18份，羧甲基纤维素钠溶液12份；所述氧化醋酸酯淀粉乳液由氧化醋酸酯淀粉和水介质按重量比计为20:100的配比制成，所述氧化醋酸酯淀粉的取代度以羧基含量计为氧化度0.5 %，取代度为0.095；所述硼砂溶液的质量分数为4%；所述羧甲基纤维素钠溶液为2%。

本发明的目的之二在于提供淀粉胶的制备方法及该方法获得的淀粉胶，以及其运用；该方法操作简单，适用于大规模运用，该淀粉胶绿色环保。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

A 碱性氧化醋酸酯淀粉乳液的配制

取配方量的氧化醋酸酯淀粉加水配制成质量分数为5-30%的淀粉乳液，并用碱性溶液调节pH值至9-11，得碱性氧化醋酸酯淀粉乳液；

B淀粉胶的制备

在步骤A所得的碱性氧化醋酸酯淀粉乳液中依次加入配方量的硼砂溶液和羧甲基纤维素钠溶液，充分搅拌均匀，得淀粉胶。

优选的，步骤A中所述水温为50℃。

优选的，步骤A中所述碱性溶液为氢氧化钠溶液。

所述的制备方法所得的淀粉胶及其在制备内墙涂料中的应用。该应用为开发内墙涂料提供了新思路。

本发明的目的之三在于提供一种涂料，该涂料由所述淀粉胶制备而成，为环保型内墙涂料。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

所述的淀粉胶的涂料，按照重量份计算由以下组分组成：

淀粉胶80-120份，二氧化钛3-5份，锌钡白8-11份，滑石粉10-15份，碳酸钙25-40份，磷酸丁三酯0.5-2份，六偏磷酸钠0.5-1.0份，羧甲基纤维素钠0.5-2份。

所述的淀粉胶的涂料优选为，按照重量份计算由以下组分组成：淀粉胶100份，二氧化钛4份，锌钡白10份，滑石粉13份，碳酸钙30份，磷酸丁三酯1.0份，六偏磷酸钠0.8份，羧甲基纤维素钠1份。

    本发明的有益效果在于：本发明涉及一种以经氧化和醋酸酯化复合变性处理得到的淀粉胶为原料制得的淀粉胶材料，以及这种淀粉胶材料的制作工艺。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胶；淀粉胶的粘度和稳定性达到国家标准；由淀粉胶制备的墙内涂料在粘度、细度、涂膜外观、附着力、掩盖力、耐水性、耐水擦干性及耐洗刷性均符合或高于国家标准。

具体实施方式

     本实施例中氧化醋酸酯淀粉的制备具体分为两步：

第一步,氧化淀粉的制备：取甘薯淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉中单一品种，或混合淀粉原料，调制成淀粉乳，淀粉乳的质量百分比以30-40%为宜；再用碱性pH调节剂将淀粉乳调节成中性，或中性偏碱，碱性pH调节剂可以为氢氧化钠；在调节pH后的淀粉乳中加次氯酸钠溶液，并通过添加碱性pH调节剂保持反应液中的pH值相对稳定；反应体系的温度维持与30-40度范围内。反应完成后，将反应液用酸性pH调节剂调节至偏酸性，如pH为6.5，酸性pH调节剂可以为盐酸。去除副反应物和杂质。第一步所得为氧化淀粉。

第二步，将氧化淀粉调节成质量分数为40-50%的淀粉乳液，滴加醋酸酐，同时滴加碱性pH值以维持pH值得稳定。待充分反应后，将反应液用酸性pH调节剂调节至偏酸性，如pH为4.5-6.5。40℃干燥后，得氧化醋酸淀粉。

氧化醋酸酯淀粉的制备工艺可参考谭属琼等人的《氧化醋酸酯马铃薯淀粉的制备工艺》，不同的是，原料可选自甘薯淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉中单一品种，或混合淀粉原料。所得氧化醋酸酯淀粉的氧化度以羧基含量计0.2-0.8%，取代度为0.02-0.10。

取代度是指淀粉的每个D-葡萄糖单元上的活性羟基被取代的物质的量。   

    实施例一 淀粉胶的制备

称取300g的氧化醋酸酯淀粉（氧化度以羧基含量计0.2%，取代度为0.02），装入容器中，加入1000 mL水，搅拌并加热至50℃使成为均匀的淀粉乳液，于搅拌下加入140mL质量分数浓度15%的NaOH溶液搅匀，并保持pH为11，接着将100mL浓度为4%（质量分数）的硼砂溶液于搅拌下缓慢加入到反应物中，加完后再搅拌10min。然后将60 mL完全溶解的2%（质量分数）的羧甲基纤维素钠(CMC-Na)水溶液于搅拌下加入到反应物中，加完后充分搅拌均匀，冷却即得淀粉胶。

实施例二  淀粉胶的制备

称取50g的氧化醋酸酯淀粉（氧化度以羧基含量计0.5%，取代度为0.07），装入容器中，加入1000 mL水，搅拌并加热至50℃使成为均匀的淀粉乳液，于搅拌下加入100mL质量分数浓度20%的NaOH溶液搅匀，并保持pH为9，接着将200mL浓度为4%（质量分数）的硼砂溶液于搅拌下缓慢加入到反应物中，加完后再搅拌10min。然后将150mL完全溶解的2%（质量分数）的羧甲基纤维素钠(CMC-Na)水溶液于搅拌下加入到反应物中，加完后充分搅拌均匀，冷却即得淀粉胶产品。

实施例三  淀粉胶的制备

称取20g的氧化醋酸酯淀粉（氧化度以羧基含量计0.8%，取代度为0.10），装入容器中，加入100 mL水，搅拌并加热至50℃使成为均匀的淀粉乳液，于搅拌下加入6mL质量分数浓度20%的NaOH溶液搅匀，并保持pH为10，接着将18mL浓度为4%（质量分数）的硼砂溶液于搅拌下缓慢加入到反应物中，加完后再搅拌10min。然后将12mL完全溶解的2%（质量分数）的羧甲基纤维素钠(CMC-Na)水溶液于搅拌下加入到反应物中，加完后充分搅拌均匀，冷却即得内墙涂料用淀粉胶产品。

实施例四  淀粉胶在内墙涂料中应用

取实施例二制备的淀粉胶液：100g；二氧化钛：4g；锌钡白（立德粉）：8g；超细滑石粉：13g；超细碳酸钙：30g；磷酸丁三酯：1.0g；六偏磷酸钠：0.8g；羧甲基纤维素钠：1.0g；消泡剂：0.2；杀菌剂：0.2；色浆：根据对色泽的喜好适量添加；水的添加量满足内墙涂料粘度为52/s。

实施例五  淀粉胶在内墙涂料中应用

按重量份计取实施例三制备的淀粉胶110份，二氧化钛5份，锌钡白10份，滑石粉14份，碳酸钙30份，磷酸丁三酯2份，六偏磷酸钠1.0份，羧甲基纤维素钠0.5份，消泡剂：0.2份；杀菌剂：0.2；根据对色泽的喜好适量添加；水的添加量满足内墙涂料粘度为48/s。

淀粉胶基内墙涂料具体制作过程：将六偏磷酸钠加水搅拌溶解成均匀的溶液；搅拌下加入部分本发明制备的淀粉胶液和磷酸三丁酯混合均匀，然后再加入余下的胶液混合均匀；同时在不断搅拌下，依次加入二氧化钛（钛白粉）、锌钡白（立德粉）、轻质碳酸钙、滑石粉，混合均匀，再加入用水已溶解的增稠剂羧甲基纤维素钠，用高速分散机混合均匀；根据需要加入适量涂料色浆，再经研磨、过滤，即得成品。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.淀粉胶，其特征在于，按体积份计算由如下组分组成：氧化醋酸酯淀粉乳液100份，硼砂溶液10-20份，羧甲基纤维素钠溶液6-15份；所述氧化醋酸酯淀粉乳液由氧化醋酸酯淀粉和水介质按重量比计为5-30:100的配比制成；所得氧化醋酸酯淀粉的氧化度以羧基含量计0.2-0.8%，取代度为0.02-0.10；所述硼砂溶液的质量分数为2-8%；所述羧甲基纤维素钠溶液质量分数为1-5%。

2.根据权利要求1所述的淀粉胶，其特征在于：氧化醋酸酯淀粉乳液100份，硼砂溶液18份，羧甲基纤维素钠溶液12份；所述氧化醋酸酯淀粉乳液由氧化醋酸酯淀粉和水介质按重量比计为20:100的配比制成，所得氧化醋酸酯淀粉的取代度以羧基含量计为氧化度0.5 %，取代度为0.095；所述硼砂溶液的质量分数为4%；所述羧甲基纤维素钠溶液质量分数为2%。

3.权利要求1或2所述淀粉胶的制备方法，其特征在于：

A 碱性氧化醋酸酯淀粉乳液的配制

取配方量的氧化醋酸酯淀粉加水配制成质量分数为5-30%的淀粉乳液，并用碱性溶液调节pH值至9-11，得碱性氧化醋酸酯淀粉乳液；

B淀粉胶的制备

在步骤A所得的碱性氧化醋酸酯淀粉乳液中依次加入配方量的硼砂溶液和羧甲基纤维素钠溶液，充分搅拌均匀，得淀粉胶。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤A中所述水的水温为50℃。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤A中所述碱性溶液为氢氧化钠溶液。

6.权利要求1或2所述淀粉胶在制备内墙涂料中的应用。

7.含有权利要求1或2所述淀粉胶的涂料，其特征在于，按照重量份计算由以下组分组成：

淀粉胶80-120份，二氧化钛3-5份，锌钡白8-11份，滑石粉10-15份，碳酸钙25-40份，磷酸三丁酯0.5-2份，六偏磷酸钠0.5-1.0份，羧甲基纤维素钠0.5-2份。

8.根据权利要求7所述的淀粉胶的涂料，其特征在于，按照重量份计算由以下组分组成：淀粉胶100份，二氧化钛4份，锌钡白10份，滑石粉13份，碳酸钙30份，磷酸三丁酯1.0份，六偏磷酸钠0.8份，羧甲基纤维素钠1份。