CN103265909B - 一种高固含快干型改性淀粉搭口胶及其制备方法 - Google Patents
一种高固含快干型改性淀粉搭口胶及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高固含快干型改性淀粉搭口胶及其制备方法，该搭口胶的固含量为52-55%，pH值在8.2-8.5之间，粘度为816-843mPa·s。所述高固含快干型改性淀粉搭口胶由含有下述重量含量的原料配比制成：淀粉37.4-42.5%，淀粉酶0.02-0.03%，NaClO2-3.2%，海泡石粉6-9%，糊化剂3.5-4.6%，交联剂0.05-0.07%，防腐剂0.06-0.1%，消泡剂0.2-0.5%，去离子水45-47%。该种搭口胶通过添加纳米海泡石粉以及在淀粉胶的制备过程中添加适量的淀粉酶，绿色环保，初粘性好，干燥速度快，完全符合卷烟胶的四个标准，适用于高速卷烟机。
Description
技术领域
本发明涉及一种高固含快干型改性淀粉搭口胶及其制备方法，属于卷烟胶黏剂领域。
背景技术
搭口胶是用于粘接烟支纵向接口处的一种胶黏剂。随着高速卷烟机在国内的日益普及，卷烟车速已从7000-8000支/分钟提升到12000支/分钟以上，这就需要卷烟胶在保持良好的初粘性和持粘性前提下，具备较快的干燥速度。干燥速度由胶体的固含量和流动性来决定，固含量高，流动性好，胶体的干燥速度快。
现有技术生产的卷烟胶大多以EVA为主体，通过添加聚乙烯醇（简称PVA）来增强粘结力，添加邻苯二甲酸酯类作为增塑剂来改善流动性，如文献侯琼等撰写的《EVA乳液改性生产高速卷烟胶》和赵海英等撰写的《高速卷烟机用胶粘剂的研制》等。但因EVA来自于石油这种不可再生资源，随着全球石油产品价格的不断上调，卷烟胶的生产成本逐渐增多，同时，EVA中不可避免的含有醋酸乙烯酯残留单体，越来越不满足卷烟胶的环保要求。
淀粉胶的主要原料为植物淀粉，其主要优点为：原料为可再生资源，胶体无毒无害，成本很低；同时也存在不少缺点，即初粘性不好，干燥速度慢，胶体放置易分层等，因此大多仅应用于瓦楞纸胶黏剂领域，如专利申请CN1337434和CN1778855等。另外，也有专家尝试采用淀粉来制作卷烟胶，但必须对淀粉进行改性，并通过添加一些助剂来改善淀粉胶的初粘性、干燥速度等。如2000年，陶宁等人在《速粘快干改性淀粉卷烟胶的研究》中以尿素为流动剂，以硫酸镁为催干剂，并加入少量的无机物等填料来提高淀粉胶的固含量，有效地加快了淀粉卷烟胶的干燥速度，但该种方法制出的卷烟胶固含量仅为50%，无法满足当今车速车速大于12000支/分钟的超高速卷烟机。
发明内容
针对现有的淀粉胶用于卷烟搭口胶时存在上述问题，本发明的目的在于提供一种高固含快干型改性淀粉搭口胶及其制备方法，该种搭口胶绿色环保，初粘性好，干燥速度快，完全符合卷烟胶的四个标准，适用于卷烟车速12000-15000支/分钟的高速卷烟机。
本发明的技术特点主要如下：
1、通过添加纳米海泡石粉，制备高固含且流动性良好的淀粉卷烟胶。淀粉几乎不溶于水，加热条件下淀粉的溶解度也不超过50%，要制备高固含的淀粉胶，可通过添加一定量的无机物作为填充物，但这样很容易导致淀粉胶的流动性下降，应用在卷烟机上时会出现走机困难的问题，不适合高速卷烟机。海泡石是一种富镁的纤维状硅酸盐粘土矿物，沿纤维延长方向存在着定向孔道，表面多沟槽，具有较强的吸附性、流变性；纳米海泡石添加到涂料中，能为涂料提供合适的粘度和流变性能、良好的光泽、平滑性以及热稳定性。在淀粉胶添加纳米海泡石粉中起四个作用：一是作为无机填充物，增加了淀粉胶体的固含量。二是对胶体粒子起到很好的分散作用，有效解决了淀粉胶易沉淀分层的问题，改善胶体的稳定性；三是淀粉胶经过高温会变黄棕色，影响胶体的外观，加入有吸附性能的海泡石粉后能够使胶体保持透明或淡黄色；四是有效改善高固含淀粉胶的流动性。
2、在淀粉胶的制备过程中添加了适量的淀粉酶。通常制备淀粉胶时，需要将水温升高到45℃以上，并在搅拌条件下缓慢添加淀粉，不仅浪费电能，也极耗时间。通过加入适量的淀粉酶可使淀粉在常温下迅速溶解，再经过氧化和糊化反应后，在初粘性、持粘力及流动性等性能保持不变的情况下有效地节约了电能和减少了制备时间，降低了成本。
本发明提供一种高固含快干型改性淀粉搭口胶，该搭口胶的固含量为52-55%，pH值在8.2-8.5之间，粘度为816-843mPa·s，所述高固含快干型改性淀粉搭口胶由含有下述重量含量的原料配比制成：淀粉 37.4-42.5%，淀粉酶 0.02-0.03%，NaClO 2-3.2%，海泡石粉6-9%，糊化剂3.5-4.6%，交联剂0.05-0.07%，防腐剂0.06-0.1%，消泡剂0.2-0.5%，去离子水45-47%。
所述的淀粉为玉米淀粉或木薯淀粉；
所述的淀粉酶为α-淀粉液化酶；
所述的海泡石粉为纳米海泡石粉末，含量大于80%，粒度为200目；
所述的糊化剂为NaOH；
所述的交联剂为N-羟乙基丙烯酰胺；
所述的防腐剂为1,2-苯异噻唑-3-酮；
所述的消泡剂为无水乙醇；
本发明还提供一种上述高固含快干型改性淀粉搭口胶的制备方法，包括如下步骤：
取45-47%的去离子水加入到反应釜中，开启搅拌装置，设定搅拌速度为200-350转/分钟，向釜内缓慢添加37.4-42.5%的淀粉、0.02-0.03%的淀粉酶，搅拌5-8分钟后，开启加热装置，设定氧化温度为50-52℃，并向釜内继续添加2-3.2%的NaClO，搅拌10-15分钟，再次设定糊化温度为92-95℃，待温度达到后，依次添加3.5-4.6%的糊化剂、6-9%的海泡石粉及0.05-0.07%的交联剂，搅拌0.5-0.8个小时，在完成糊化反应的同时进行了高温灭酶，之后添加0.06-0.1%的防腐剂和0.2-0.5%的消泡剂，继续搅拌0.5-0.6个小时后静置冷却出料，制得本发明高固含快干型改性淀粉搭口胶。
将上述制得的高固含快干型改性淀粉搭口胶经检测后性能指标如表1所示，该胶的固含量高，流动性好，干燥速度快，初粘性也很好，适合卷烟车速12000-15000支/分钟。另外，采用本发明提供干燥速度检测方法对EVA类卷烟胶和普通淀粉搭口胶进行检测，得出数据与本发明淀粉搭口胶进行对比列入表2中，由此可知，本发明的改性淀粉搭口胶干燥速度与EVA类搭口胶相近，但普通淀粉搭口胶要快5倍左右。
表1 本发明改性淀粉搭口胶的性能
表2 现有技术制得搭口胶的干燥速度与本发明的数据对比
| 干燥速度（min） | |
| EVA类搭口胶 | 2-3 |
| 普通淀粉搭口胶 | 10-20 |
| 本发明的淀粉搭口胶 | 3-5 |
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的一种高固含快干型改性淀粉搭口胶及其制备方法作进一步说明。
实施例一
取18.52千克的去离子水加入到反应釜中，开启搅拌装置，设定搅拌速度为200转/分钟，向釜内缓慢添加14.96千克的玉米淀粉、0.012千克的α-淀粉液化酶，搅拌5分钟后，开启加热装置，设定氧化温度为50℃，并向釜内继续添加1.28千克的NaClO，搅拌10分钟，再次设定糊化温度为92℃，待温度达到后，依次添加1.8千克的NaOH、3.2千克的纳米海泡石粉及0.024千克的N-羟乙基丙烯酰胺，搅拌0.8个小时，在完成糊化反应的同时进行了高温灭酶，之后添加0.04千克的1,2-苯异噻唑-3-酮和0.16千克的无水乙醇，继续搅拌0.6个小时后静置冷却出料，得40千克的高固含快干型改性淀粉搭口胶。
经检测，该胶的固含量为52%，粘度为820 mPa·s，pH值为8.4，流动性为0.8cm，干燥速度为5min，初粘率为98%，常温下可稳定保存10个月，适合卷烟车速12000支/分钟的高速卷烟机。
实施例二
取27.7千克的去离子水加入到反应釜中，开启搅拌装置，设定搅拌速度为240转/分钟，向釜内缓慢添加23.1千克的木薯淀粉、0.012千克的α-淀粉液化酶，搅拌6分钟后，开启加热装置，设定氧化温度为52℃，并向釜内继续添加1.2千克的NaClO，搅拌12分钟，再次设定糊化温度为93℃，待温度达到后，依次添加2.4千克的NaOH、5.4千克的纳米海泡石粉及0.03千克的N-羟乙基丙烯酰胺，搅拌0.8个小时，在完成糊化反应的同时进行了高温灭酶，之后添加0.036千克的1,2-苯异噻唑-3-酮和0.12千克的无水乙醇，继续搅拌0.6个小时后静置冷却出料，得60千克的高固含快干型改性淀粉搭口胶。
经检测，该胶的固含量为54%，粘度为816 mPa·s，pH值为8.2，流动性为1.2cm，干燥速度为3.8min，初粘率为99%，常温下可稳定保存12个月，适合卷烟车速14000支/分钟的高速卷烟机。
实施例三
取36.5千克的去离子水加入到反应釜中，开启搅拌装置，设定搅拌速度为260转/分钟，向釜内缓慢添加31.28千克的玉米淀粉、0.016千克的α-淀粉液化酶，搅拌8分钟后，开启加热装置，设定氧化温度为51℃，并向釜内继续添加2.4千克的NaClO，搅拌10分钟，再次设定糊化温度为92℃，待温度达到后，依次添加3.68千克的NaOH、5.6千克的纳米海泡石粉及0.056千克的N-羟乙基丙烯酰胺，搅拌0.5个小时，在完成糊化反应的同时进行了高温灭酶，之后添加0.064千克的1,2-苯异噻唑-3-酮和0.4千克的无水乙醇，继续搅拌0.5个小时后静置冷却出料，得80千克的高固含快干型改性淀粉搭口胶。
经检测，该胶的固含量为53%，粘度为825 mPa·s，pH值为8.5，流动性为1.4cm，干燥速度为4.3min，初粘率为98%，常温下可稳定保存11个月，适合卷烟车速13000支/分钟的高速卷烟机。
实施例四
取47.52千克的去离子水加入到反应釜中，开启搅拌装置，设定搅拌速度为280转/分钟，向釜内缓慢添加40千克的木薯淀粉、0.03千克的α-淀粉液化酶，搅拌7分钟后，开启加热装置，设定氧化温度为50℃，并向釜内继续添加2.5千克的NaClO，搅拌15分钟，再次设定糊化温度为94℃，待温度达到后，依次添加3.5千克的NaOH、6千克的纳米海泡石粉及0.05千克的N-羟乙基丙烯酰胺，搅拌0.7个小时，在完成糊化反应的同时进行了高温灭酶，之后添加0.01千克的1,2-苯异噻唑-3-酮和0.3千克的无水乙醇，继续搅拌0.6个小时后静置冷却出料，得100千克的高固含快干型改性淀粉搭口胶。
经检测，该胶的固含量为55%，粘度为828 mPa·s，pH值为8.3，流动性为1.5cm，干燥速度为3min，初粘率为99%，常温下可稳定保存10个月，适合卷烟车速15000支/分钟的高速卷烟机。
实施例五
取54.01千克的去离子水加入到反应釜中，开启搅拌装置，设定搅拌速度为300转/分钟，向釜内缓慢添加48.84千克的玉米淀粉、0.036千克的α-淀粉液化酶，搅拌5分钟后，开启加热装置，设定氧化温度为51℃，并向釜内继续添加3.36千克的NaClO，搅拌13分钟，再次设定糊化温度为94℃，待温度达到后，依次添加5.04千克的NaOH、8.04千克的纳米海泡石粉及0.084千克的N-羟乙基丙烯酰胺，搅拌0.6个小时，在完成糊化反应的同时进行了高温灭酶，之后添加0.018千克的1,2-苯异噻唑-3-酮和0.48千克的无水乙醇，继续搅拌0.6个小时后静置冷却出料，得120千克的高固含快干型改性淀粉搭口胶。
经检测，该胶的固含量为52%，粘度为836 mPa·s，pH值为8.2，流动性为0.8cm，干燥速度为3.6min，初粘率为98%，常温下可稳定保存12个月，适合卷烟车速13000支/分钟的高速卷烟机。
实施例六
取110.26千克的去离子水加入到反应釜中，开启搅拌装置，设定搅拌速度为320转/分钟，向釜内缓慢添加99.36千克的玉米淀粉、0.072千克的α-淀粉液化酶，搅拌5分钟后，开启加热装置，设定氧化温度为52℃，并向釜内继续添加5.52千克的NaClO，搅拌15分钟，再次设定糊化温度为93℃，待温度达到后，依次添加9.12千克的NaOH、14.88千克的纳米海泡石粉及0.144千克的N-羟乙基丙烯酰胺，搅拌0.8个小时，在完成糊化反应的同时进行了高温灭酶，之后添加0.168千克的1,2-苯异噻唑-3-酮和0.48千克的无水乙醇，继续搅拌0.5个小时后静置冷却出料，得240千克的高固含快干型改性淀粉搭口胶。
经检测，该胶的固含量为55%，粘度为840 mPa·s，pH值为8.4，流动性为0.9cm，干燥速度为3.2min，初粘率为99%，常温下可稳定保存11个月，适合卷烟车速14000支/分钟的高速卷烟机。
实施例七
取111.93千克的去离子水加入到反应釜中，开启搅拌装置，设定搅拌速度为350转/分钟，向釜内缓慢添加106.25千克的木薯淀粉、0.05千克的α-淀粉液化酶，搅拌6分钟后，开启加热装置，设定氧化温度为52℃，并向釜内继续添加5.5千克的NaClO，搅拌14分钟，再次设定糊化温度为95℃，待温度达到后，依次添加9千克的NaOH、16.25千克的纳米海泡石粉及0.125千克的N-羟乙基丙烯酰胺，搅拌0.5个小时，在完成糊化反应的同时进行了高温灭酶，之后添加0.15千克的1,2-苯异噻唑-3-酮和0.75千克的无水乙醇，继续搅拌0.6个小时后静置冷却出料，得250千克的高固含快干型改性淀粉搭口胶。
经检测，该胶的固含量为54%，粘度为843 mPa·s，pH值为8.5，流动性为1.3cm，干燥速度为3.3min，初粘率为98%，常温下可稳定保存12个月，适合卷烟车速13000支/分钟的高速卷烟机。
Claims (5)
1.一种高固含快干型改性淀粉搭口胶，其特征在于：所述高固含快干型改性淀粉搭口胶由含有下述重量含量的原料配比制成：淀粉37.4-42.5％，淀粉酶0.02-0.03％，NaClO 2-3.2％，海泡石粉6-9％，糊化剂3.5-4.6％，交联剂0.05-0.07％，防腐剂0.06-0.1％，消泡剂0.2-0.5％，去离子水45-47％；所述的淀粉为玉米淀粉或木薯淀粉；所述的淀粉酶为α-淀粉液化酶；所述的海泡石粉为纳米海泡石粉末；所述的糊化剂为NaOH；所述的交联剂为N-羟乙基丙烯酰胺。
2.如权利要求1所述的高固含快干型改性淀粉搭口胶，其特征在于：所述的纳米海泡石粉末含量大于80％，粒度为200目。
3.如权利要求1所述的高固含快干型改性淀粉搭口胶，其特征在于：所述的防腐剂为1,2-苯异噻唑-3-酮。
4.如权利要求1所述的高固含快干型改性淀粉搭口胶，其特征在于：所述的消泡剂为无水乙醇。
5.如权利要求1所述的高固含快干型改性淀粉搭口胶的制备方法，其特征在于该方法包括如下过程：取45-47％的去离子水加入到反应釜中，开启搅拌装置，设定搅拌速度为200-350转/分钟，向釜内缓慢添加37.4-42.5％的淀粉、0.02-0.03％的淀粉酶，搅拌5-8分钟后，开启加热装置，设定氧化温度为50-52℃，并向釜内继续添加2-3.2％的NaClO，搅拌10-15分钟，再次设定糊化温度为92-95℃，待温度达到后，依次添加3.5-4.6％的糊化剂、6-9％的海泡石粉及0.05-0.07％的交联剂，搅拌0.5-0.8个小时，在完成糊化反应的同时进行了高温灭酶，之后添加0.06-0.1％的防腐剂和0.2-0.5％的消泡剂，继续搅拌0.5-0.6个小时后静置冷却出料，得高固含快干型改性淀粉搭口胶。
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