CN102787529A - 一种造纸涂层用淀粉胶的制备方法，产品及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种造纸涂层用淀粉胶的制造方法，是以淀粉为原料，通过对淀粉进行降解、接枝共聚等改性处理后，进行交联改性和加热糊化，降温后得到可用于造纸涂层的淀粉胶粘剂。本发明的胶粘剂，主要用于造纸涂层，部分替代合成胶乳，降低造纸涂层成本。本发明以淀粉为原料，原料成本低、可再生；本发明工艺简单、操作简便、能耗低、无污染，所合成产品满足应用要求，可达到降低生产成本的目的。

Description

一种造纸涂层用淀粉胶的制备方法,产品及其应用

技术领域

本发明涉及一种淀粉胶的制备方法，特别涉及一种造纸涂层用淀粉胶的制备方法，还涉及该淀粉胶在造纸涂层中的应用，属于造纸化学品领域。

背景技术

目前，随着经济发展造纸涂层胶乳需求量越来越大，而目前市场上胶乳价格不断上涨且供不应求。为降低成本，同时减少对胶乳的依赖性，采用一种相对成本较低，货源充足的胶粘剂作为原料势在必行，改性淀粉部分替代胶乳作胶粘剂成为首选。

淀粉是自然界中含量丰富的有机化合物，具有来源广泛、价格低廉、可完全降解、和可再生等优点。淀粉经糊化或氧化改性后作为胶粘剂使用已经有很久历史，但由于其耐水性差、初粘力低、干燥速度慢等缺点，使其应用范围受到较大制约。改性淀粉用于造纸涂层胶，部分替代合成胶乳的研究与应用工作，在国内以至于在世界上还刚刚开始不久，如何提高淀粉涂层强度和耐水性，最大程度替代合成胶乳，大幅度降低成本，是我们亟待解决的重要课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要研制一种低成本、性能好、环保性能好的造纸涂层用淀粉胶粘剂。即以淀粉为原料，通过化学改性和添加必要的助剂，使其性能指标接近合成胶乳，并部分替代合成胶乳应用于造纸涂层。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：以淀粉为原料，通过对淀粉进行氧化、接枝、络合改性后加热糊化，降温后加入成膜助剂和稀释剂，最终得到耐水性、成膜性较好的淀粉胶粘剂，具体的按照以下步骤进行：

A、所用物料重量份配比如下：

B、淀粉氧化：在反应容器中，向质量分数为30％-50％(w/w)，PH＝2-3的淀粉乳中，加入1/3份的氧化剂，在温度为50℃-70℃条件下，反应1小时-2.5小时，调节PH＝3-4；

C、向反应容器中均匀慢加入改性剂1和剩余氧化剂，在60℃-85℃下反应2小时-3小时，调整PH＝7；

D、向反应容器中加入改性剂2和络合剂，在80℃-90℃条件下，反应0.5小时--1小时；

E、在40℃--50℃加入成膜助剂、稀释剂，搅拌10分钟-20分钟后，降温出料。

本发明的淀粉主要为玉米淀粉、木薯粉、马铃薯淀粉或小麦淀粉等其中至少一种。

本发明的氧化剂和引发剂主要为过硫酸铵或过硫酸钾等其中至少一种。

本发明的改性剂1为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸或苯乙烯其中至少一种。

本发明的改性剂2为聚硅氧烷或硅烷偶联剂，如聚硅氧烷防水剂3#、甲基硅树脂、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等其中至少一种。

本发明中的络合剂为硼砂。硼砂分子中的羟基，能与淀粉分子形成网状交联结构化合物，提高淀粉的初粘力、耐水性和干燥速度。

本发明的稀释剂为尿素。适量的尿素，可改善胶粘剂的流动性，提高胶粘剂的粘度热稳定性、防止凝胶现象的发生。

本发明的成膜助剂为醇酯-12、邻苯二甲酸酯类和甘油等其中至少一种。

本发明的反应机理是淀粉经氧化后，淀粉大分子降解，并生成羰基和羧基化合物，然后在引发剂的作用下再与改性剂进行接枝共聚反应，提高淀粉耐水性和附着力。再将改性后淀粉配合成膜等助剂，提高改性淀粉适应性和成膜性，得到性能优异的造纸涂层用改性淀粉。

制备工艺：

将淀粉溶于定量水中，淀粉浓度为30％-50％(w/w)，调整PH＝2-3，加入氧化剂，在50℃-70℃条件下，反应1.5小时-2.0小时，调整PH＝3-4。然后缓慢均匀加入改性剂1和剩余的氧化剂，在60℃-80℃下反应2小时-3小时，调整PH＝7。再慢加入改性剂2和5％硼砂溶液，在80℃-90℃条件下，反应0.5小时--1小时。降温至50℃以下，加入稀释剂、成膜助剂，搅拌10-20分钟后出料。

为使其产品性能更优越，降温后，搅拌过程中还可加入消泡剂，杀菌剂。

本发明胶粘剂，主要用于造纸涂层，部分替代合成胶乳，降低造纸涂层成本。本发明以淀粉为原料，原料成本低、可再生；本发明工艺简单、操作简便、能耗低、无污染，所合成产品满足应用要求，达到降低生产成本的目的。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

所合成改性淀粉性能指标如下：

序号	项目	技术指标
			1	外观	白色或略带黄色均匀液体
2	PH值	6-7
			3	固含量，％	48-52
4	粘度，mPa.s	5000--10000
			5	灰分，％	1-2

实施例1

所用各物料的重量如下(g)：

工艺方法：向35％木薯淀粉乳中加入柠檬酸，调整PH＝2-3。搅拌下加入过硫酸铵溶液，升温至60℃，氧化反应1小时。调节PH＝4，同时慢加入醋酸乙烯和余下的过硫酸铵，30min加完，75℃反应2小时，调PH＝7，匀速慢加入乙烯基三甲氧基硅烷，10min加完，然后慢加入5％硼砂水溶液，80℃恒温30min，降温至50℃，加入尿素、丙三醇，搅拌20min后，降温至室温出料，包装。

实施例2

所用各物料的重量如下(g)：

工艺方法：向30％玉米淀粉乳中加入盐酸，调整PH＝2-3。搅拌下加入过硫酸钾溶液，升温至60℃，氧化反应1小时。调节PH＝4，同时慢加入醋酸乙烯、丙烯酸丁酯和余下的过硫酸钾，30min加完，75℃反应2小时，调PH＝7，匀速慢加入甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，10min加完，然后慢加入5％硼砂水溶液，80℃恒温30min，降温至50℃，加入尿素、醇酯-12、消泡剂和杀菌剂，搅拌20min后，降温至室温出料，包装。

实施例3

所用各物料的重量如下(g)：

工艺方法：向玉米淀粉乳中加入盐酸，调整PH＝2-3。搅拌下加入过硫酸钾溶液，升温至60℃，氧化反应1.5小时。调节PH＝4，同时慢加入醋酸乙烯、丙烯酸丁酯和余下的过硫酸钾，30min加完，70℃反应3小时，调PH＝7，匀速慢加入防水3#，10min加完，然后慢加入5％硼砂水溶液，80℃恒温30min，降温至50℃，加入尿素、醇酯-12，搅拌20min后，降温至室温出料，包装。

实施例4

所用各物料的重量如下(g)：

工艺方法：向30％玉米淀粉乳中加入草酸，调整PH＝2-3。搅拌下加入过硫酸铵溶液，升温至60℃，氧化反应1小时。调节PH＝4，同时慢加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和余下过硫酸铵，30min加完，85℃反应2小时，调PH＝7，匀速慢加入乙烯基三甲氧基硅烷，10min加完，然后慢加入5％硼砂水溶液，80℃恒温30min，降温至50℃，加入尿素、醇酯-12，搅拌20min后，降温至室温出料，包装。

实施例5改性淀粉在造纸涂层预涂中应用

项目	配方1(g)	配方2(g)	配方3(g)
				重钙	100	100	100
涂布淀粉	5	5	5
				丁苯胶乳	7	7	9
淀粉胶	2(#1)	2(#2)	0
				增稠剂	0.05	0.05	0.05
固含量，％	68	68	68
				粘度，mPa.s	1300	1300	1200
PH	8.6	8.6	8.7
				涂布量，g/m2	45	46	46
光泽，％	72.1	71.8	71.6
				干强	8	8	8
湿强	6	6	7
				白度，％	90.2	90.1	90.1
挺度，g.cm	0.82	0.82	0.81
				透气度	3780	3820	3810

注：配方为各物料的重量(g)；

#1：实施例1合成的改性淀粉；

#2：实施例2合成的改性淀粉。

以上结果表明，本发明造纸涂层用改性淀粉，可在一定程度上替代合成胶乳，满足造纸涂布应用需要。

Claims (9)

1.一种造纸涂层用淀粉胶的制备方法，其特征是以淀粉为主要原料，通过对淀粉进行氧化、接枝、络合改性后加热糊化，降温后加入成膜助剂和稀释剂，得到造纸涂层用胶粘剂，具体制备步骤如下：

A、所用物料重量份配比如下：

B、淀粉氧化：在反应容器中，向质量分数为30％-50％，PH＝2-3的淀粉乳中，加入1/3氧化剂，在温度为50℃-70℃条件下，反应1小时-2.5小时，调节PH＝3-4；

C、向反应容器中均匀慢加入改性剂1和剩余氧化剂，在60℃-85℃下反应2小时-3小时，调整PH＝7；

D、向反应容器中加入改性剂2和络合剂，在80℃-90℃条件下，反应0.5小时--1小时；

E、在40℃-50℃加入成膜助剂、稀释剂，搅拌10分钟-20分钟后，降温出料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是原料淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉或小麦淀粉其中至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是氧化剂为双氧水、过硫酸铵或过硫酸钾其中至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是改性剂1为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸或苯乙烯其中至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是改性剂2为选自聚硅氧烷或硅烷偶联剂其中至少一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是络合剂为硼砂。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是稀释剂为尿素。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是成膜助剂为醇酯-12、邻苯二甲酸酯类或甘油其中至少一种。

9.按照权利要求1-9任一项所述的制备方法制备的淀粉胶在造纸涂层中的应用。