CN103275646A - 水溶性淀粉粘接剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水溶性淀粉粘接剂及其制备方法，主要原料有食品级淀粉、10%聚乙烯醇水溶液、甲酰胺、硼砂、小苏打和次氯酸钠，还可加入山梨醇、聚乙二醇、0.2%聚丙烯酸钠水溶液、0.5%聚丙烯酰胺水溶液，这些原料通过搅拌混合、高温挤压、切粒烘干和膨化粉碎等一系列的化学和物理作用，最后制成理想的粘接材料，该粘接材料具有稳定性好、韧性佳、不易龟裂、容易保存等优点，故可广泛适用于纸制品的粘合、建筑胶水、腻子粉、壁纸粘贴、纺织品上浆、油田助剂等领域，还可作为沙漠治理和煤炭运输的防尘剂使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种水溶性粘接剂，具体是指水溶性淀粉粘接剂及其制备方法。
背景技术
随着科学技术和社会经济的发展，粘接剂在国民经济建设中具有非常重要的意义，它与人们的生活也息息相关。同时，生活水平的提高也带来了整个社会环保意识的日益增强，更多的消费者开始意识到，所使用的粘接剂是否达到绿色环保的要求，这对于生活环境和身心健康都会带来一定的影响。目前，随着各种新产品、新技术的层出不穷，也为粘接剂的使用提出了更高的要求，如材料来源是否广泛，生产工艺是否简单，运输贮藏是否方便，使用是否环保等。同时，除了上述这些要求之外，粘接剂本身也需要具备更好的使用性能，如稳定性、韧性、保存性能等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稳定性好、韧性佳、不易龟裂、容易保存的水溶性淀粉粘接剂及其制备方法。
本发明的发明目的通过下列技术方案实现：
一种水溶性淀粉粘接剂，其组成主要包括食品级淀粉、10%聚乙烯醇水溶液、甲酰胺、硼砂、小苏打和次氯酸钠，各组分的重量份为：
食品级淀粉 80~120份
10%聚乙烯醇水溶液 5~20份
甲酰胺 1~12份
硼砂 1~2份
小苏打 0.1~1份
次氯酸钠 2~4份。
所述的水溶性淀粉粘接剂还加入山梨醇0~5份或聚乙二醇0~8份或0.2%聚丙烯酸钠水溶液0~12份、0.5%聚丙烯酰胺水溶液0~10份这两种组分中的其中两种或其中一种。
所述的聚乙二醇的平均分子量为400~1000，醇解度98~99%。
所述的食品级淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、红薯淀粉、糯米粉中的一种或多种。
所述的10%聚乙烯醇水溶液是先将重量份数10份的聚乙烯醇倒入重量份数50份、温度90~95℃的水中连续搅拌45分钟，然后再加入重量份数40份的水，搅拌均匀后得到；所述的10%聚乙烯醇水溶液，其中聚乙烯醇的聚合度为1700~2000，醇解度为98~99%。
一种水溶性淀粉粘接剂的制备方法，其包括如下步骤：
a、将食品级淀粉和甲酰胺倒入反应釜内，以转速500~1000转/分钟进行搅拌混合5~10分钟，得到初级混合物；
b、将10%聚乙烯醇水溶液、硼砂和次氯酸钠倒入另一反应釜内，以转速500~1000转/分钟进行搅拌混合5~10分钟，混合均匀后加入小苏打调节PH8.5~9，得到混合液；
c、将步骤a获得的初级混合物和步骤b获得的混合液共同倒入反应釜内，以转速500~1200转/分钟进行搅拌混合5~10分钟，得到次级混合物，该次级混合物在常温下保持半个小时；
d、将步骤c获得的次级混合物加入单螺杆挤出机内进行挤压反应，该次级混合物从单螺杆挤出机的进料口到出料口的挤出温度控制在50℃~85℃，螺杆转速为100~200转/分钟，挤出压力为0.3~0.5Mpa，并在出料口获得挤压反应后的条状初级水溶性淀粉材料，该条状初级水溶性淀粉材料的直径为3~6mm，再经过冷却后破碎成粒径2~8mm或切粒成长度3~6mm的初级水溶性淀粉颗粒；
e、将步骤d获得的初级水溶性淀粉颗粒放入恒温干燥箱内，干燥温度为80℃~110℃，根据不同需求干燥到含水份为12~17%；
f、将经过步骤e干燥后的初级水溶性淀粉颗粒放入膨化机内进行膨化反应，螺杆转速为240~480转/分钟，温度为150℃~220℃，挤出压力为0.6~1.1Mpa，膨化后经粉碎、过筛，按40~200目的细度进行分类包装。
所述的步骤b包括将10%聚乙烯醇水溶液、硼砂和次氯酸钠倒入另一反应釜内，该反应釜内还加入山梨醇或聚乙二醇或0.2%聚丙烯酸钠水溶液、0.5%聚丙烯酰胺水溶液这两种组分中的其中两种或其中一种，然后以转速500~1000转/分钟进行搅拌混合5~10分钟，混合均匀后加入小苏打调节PH8.5~9，得到混合液。
本发明的不同之处在于，以价格较为低廉的食品级淀粉为主料，再加入一些改变淀粉分子内部结构、及淀粉分子与分子之间氢键为主要目的的原料，通过搅拌混合、高温挤压、切粒烘干和膨化粉碎等一系列的化学、物理作用，最后得到理想的粘接材料，这种粘接材料可利用甲酰胺、聚乙二醇与淀粉能够产生更加稳定的氢键，使得使用该粘接剂后的胶层具有韧性，还可利用山梨醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺的保水性和吸水性，在胶层表面保持一定的水分，使得胶层不易龟裂，且在防风护沙方面也有着显著的作用。而经过次氯酸钠氧化处理过后的淀粉，更加容易保存，调成的粘接剂更加稳定不易霉变。故这种粘接剂与传统的单一淀粉膨化后的产品溶解在水里所制成的粘接剂相比，具有稳定性好、韧性佳、不易龟裂、容易保存等优点。
具体实施方式
水溶性淀粉粘接剂组成主要包括食品级淀粉、10%聚乙烯醇水溶液、甲酰胺、硼砂、小苏打和次氯酸钠，各组分的重量份为：
食品级淀粉 80~120份
10%聚乙烯醇水溶液 5~20份
甲酰胺 1~12份
硼砂 1~2份
小苏打 0.1~1份
次氯酸钠 2~4份。
其中，食品级淀粉主要采用玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、红薯淀粉、糯米粉中的一种或多种。而10%聚乙烯醇水溶液是先将重量份数10份的聚乙烯醇倒入重量份数50份、温度90~95℃的水中连续搅拌45分钟，然后再加入重量份数40份的水，搅拌均匀后得到。该10%聚乙烯醇水溶液中的聚乙烯醇聚合度为1700~2000，醇解度为98~99%。
同时，上述可降解热塑性淀粉材料中还可加入山梨醇或聚乙二醇或0.2%聚丙烯酸钠水溶液、0.5%聚丙烯酰胺水溶液这两种组分中的其中两种或其中一种，也可同时加入上述三种组分。各组分的重量份分别为：
山梨醇 1~5份
聚乙二醇 0~8份
0.2%聚丙烯酸钠水溶液 0~12份
0.5%聚丙烯酰胺水溶液 0~10份。
所述的聚乙二醇的平均分子量为400~1000，醇解度98~99%。
所述的水溶性淀粉粘接剂的制备方法主要包括如下步骤：
a、将食品级淀粉和甲酰胺倒入反应釜内，以转速500~1000转/分钟进行搅拌混合5~10分钟，得到初级混合物；
b、将10%聚乙烯醇水溶液、硼砂和次氯酸钠倒入另一反应釜内，该反应釜内还可加入山梨醇或聚乙二醇或0.2%聚丙烯酸钠水溶液、0.5%聚丙烯酰胺水溶液这两种组分中的其中两种或其中一种，以转速500~1000转/分钟进行搅拌混合5~10分钟，混合均匀后加入小苏打调节PH8.5~9，得到混合液；
c、将步骤a获得的初级混合物和步骤b获得的混合液共同倒入反应釜内，以转速500~1200转/分钟进行搅拌混合5~10分钟，得到次级混合物，该次级混合物在常温下保持半个小时；
d、将步骤c获得的次级混合物加入单螺杆挤出机内进行挤压反应，该次级混合物从单螺杆挤出机的进料口到出料口的挤出温度控制在50℃~85℃，螺杆转速为100~200转/分钟，挤出压力为0.3~0.5Mpa，并在出料口获得挤压反应后的条状初级水溶性淀粉材料，该条状初级水溶性淀粉材料的直径为3~6mm，再经过冷却后破碎成粒径2~8mm或切粒成长度3~6mm的初级水溶性淀粉材料颗粒；
e、将步骤d获得的初级水溶性淀粉材料颗粒放入恒温干燥箱内，干燥温度为80℃~110℃，根据不同需求干燥到含水份为12~17%；
f、将经过步骤e干燥后的初级水溶性淀粉颗粒放入膨化机内进行膨化反应，螺杆转速为240~480转/分钟，温度为150℃~220℃，挤出压力为0.6~1.1Mpa，膨化后经粉碎、过筛，按40~200目的细度进行分类包装。
以下将采用三个具体实施例对本发明作更详细的描述。
实施例1
首先，按照重量份称量出食品级木薯淀粉100kg，0.2%聚丙烯酸钠水溶液5kg，0.5%聚丙烯酰胺水溶液7kg，10%聚乙烯醇水溶液15kg，小苏打少许，山梨醇2kg，硼砂1kg，次氯酸钠2kg，甲酰胺6kg。
先将食品级木薯淀粉100kg和甲酰胺6kg倒入反应釜内，以转速为500转/分钟进行搅拌混合5分钟，得到初级混合物。
再将0.2%聚丙烯酸钠水溶液5kg、10%聚乙烯醇水溶液15kg、山梨醇2kg、硼砂1kg和次氯酸钠2kg倒入另一反应釜内，以转速为500转/分钟进行搅拌混合5分钟，混合均匀后加入少许小苏打调节PH8.5~9，得到混合液。
然后，将混合液倒入装有初级混合物的反应釜内，以转速1200转/分钟进行搅拌混合5分钟，得到次级混合物，该次级混合物在常温下保持半个小时。
接着，将次级混合物加入单螺杆挤出机内进行挤压反应，该次级混合物从单螺杆挤出机的进料口到出料口的挤出温度控制在60℃-70℃-85℃，螺杆转速为140转/分钟，挤出压力为0.4~0.5Mpa，并在出料口获得挤压反应后的条状初级水溶性淀粉材料，该条状初级水溶性淀粉材料的直径为3~6mm，再经过冷却后破碎成粒径2~8mm或切粒成长度3~6mm的初级水溶性淀粉颗粒。
再接着，将破碎或切粒后获得的初级水溶性淀粉颗粒放入恒温干燥箱内，干燥温度为110℃，干燥到含水份为12~15%。
最后，将干燥后的初级水溶性淀粉颗粒放入膨化机内进行膨化反应，螺杆转速为300转/分钟，温度为180℃~200℃，挤出压力为0.8~0.9Mpa，膨化后及时粉碎、过筛到120目的细度进行包装。
上述实施例1最终制得的水溶性淀粉需按照粘接对象的要求加入适量的水以调成糊状或液体即可使用，广泛应用于纺织上浆或壁纸粘贴。
实施例2
首先，按照重量份称量出食品级玉米淀粉80kg，0.2%聚丙烯酸钠水溶液2kg，0.5%聚丙烯酰胺水溶液2kg，10%聚乙烯醇水溶液14kg，聚乙二醇5kg，小苏打少许，硼砂1kg，次氯酸钠2kg，甲酰胺4kg。
先将食品级玉米淀粉80kg和甲酰胺4kg倒入反应釜内，以转速为500转/分钟进行搅拌混合5分钟，得到初级混合物。
再将0.2%聚丙烯酸钠水溶液2kg、10%聚乙烯醇水溶液14kg、聚乙二醇5kg、硼砂1kg和次氯酸钠2kg倒入另一反应釜内，以转速为500转/分钟进行搅拌混合5分钟，混合均匀后加入少许小苏打调节PH8.5~9，得到混合液。
然后，将混合液倒入装有初级混合物的反应釜内，以转速1200转/分钟进行搅拌混合5分钟，得到次级混合物，该次级混合物在常温下保持半个小时。
接着，将次级混合物加入单螺杆挤出机内进行挤压反应，该次级混合物从单螺杆挤出机的进料口到出料口的挤出温度控制在60℃-70℃-80℃，螺杆转速为150转/分钟，挤出压力为0.3~0.4Mpa，并在出料口获得挤压反应后的条状初级水溶性淀粉材料，该条状初级水溶性淀粉材料的直径为3~6mm，再经过冷却后破碎成粒径2~8mm或切粒成长度3~6mm的初级水溶性淀粉颗粒。
再接着，将破碎或切粒后获得的初级水溶性淀粉颗粒放入恒温干燥箱内，干燥温度为110℃，干燥到含水份为15~17%。
最后，将干燥后的初级水溶性淀粉颗粒放入膨化机内进行膨化反应，螺杆转速为420转/分钟，温度为200℃~210℃，挤出压力为0.7~0.8Mpa，膨化后及时粉碎、过筛到100目的细度进行包装。
上述实施例2最终制得的水溶性淀粉需按照粘接对象的要求加入适量的水以调成糊状或液体即可使用，广泛应用于瓦楞纸粘接或建筑胶水或腻子粉的粘接助剂。
实施例3
首先，按照重量份称量出食品级木薯淀粉60kg，食品级玉米淀粉50kg，0.2%聚丙烯酸钠水溶液10kg，0.5%聚丙烯酰胺水溶液7kg，10%聚乙烯醇水溶液8kg，小苏打少许，山梨醇3kg，硼砂1kg，次氯酸钠2kg，甲酰胺8kg。
先将食品级木薯淀粉60kg、食品级玉米淀粉50kg和甲酰胺8kg倒入反应釜内，以转速为500转/分钟进行搅拌混合5分钟，得到初级混合物。
再将0.2%聚丙烯酸钠水溶液10kg、10%聚乙烯醇水溶液8kg、山梨醇3kg、硼砂1kg和次氯酸钠2kg倒入另一反应釜内，以转速为500转/分钟进行搅拌混合5分钟，混合均匀后加入少许小苏打调节PH8.5~9，得到混合液。
然后，将混合液倒入装有初级混合物的反应釜内，以转速1200转/分钟进行搅拌混合5分钟，得到次级混合物，该次级混合物在常温下保持半个小时。
接着，将次级混合物加入单螺杆挤出机内进行挤压反应，该次级混合物从单螺杆挤出机的进料口到出料口的挤出温度控制在70℃-80℃-85℃，螺杆转速为120转/分钟，挤出压力为0.3~0.4Mpa，并在出料口获得挤压反应后的条状初级水溶性淀粉材料，该条状初级水溶性淀粉材料的直径为3~6mm，再经过冷却后破碎成粒径2~8mm或切粒成长度3~6mm的初级水溶性淀粉颗粒。
再接着，将破碎或切粒后获得的初级水溶性淀粉颗粒放入恒温干燥箱内，干燥温度为110℃，干燥到含水份为14~16%。
最后，将干燥后的初级水溶性淀粉颗粒放入膨化机内进行膨化反应，螺杆转速为360转/分钟，温度为190℃~210℃，挤出压力为0.8~0.9Mpa，膨化后及时粉碎、过筛到180目的细度进行包装。
上述实施例3最终制得的水溶性淀粉需按照粘接对象的要求加入适量的水以调成糊状或液体，喷洒在沙漠或煤层表面，干燥后形成致密坚韧的固化层，使得沙砾粉尘不被风吹起广泛应用于沙漠治理和煤炭储运时的防尘，及石油钻探助剂等。
本发明是对现有淀粉粘接剂进行了改进和技术上的革新，它主要利用淀粉经过膨化后，在微观上造成淀粉分子结构发生了变化，淀粉链间的氢键断裂并发生转移，淀粉被预糊化，从而使得原先淀粉螺旋圈内的羟基裸露在外，可与水分子形成氢键，使本来常温下不易溶于水的淀粉变得易溶于水，且在水中膨胀，粘度增加，粘接强度显著提高。这种膨化后的淀粉可根据使用需要而直接调成所需浓度的粘接剂，使用非常方便，降低运输成本，尤其是容易在潮湿的环境里受到各种微生物的作用而得到彻底地分解，从而不会对环境产生污染。
Claims (7)
1.一种水溶性淀粉粘接剂，其特征在于该水溶性淀粉粘接剂的组成主要包括食品级淀粉、10%聚乙烯醇水溶液、甲酰胺、硼砂、小苏打和次氯酸钠，各组分的重量份为：
食品级淀粉 80~120份
10%聚乙烯醇水溶液 5~20份
甲酰胺 1~12份
硼砂 1~2份
小苏打 0.1~1份
次氯酸钠 2~4份。
2.根据权利要求1所述的水溶性淀粉粘接剂，其特征在于所述的水溶性淀粉粘接剂还加入山梨醇0~5份或聚乙二醇0~8份或0.2%聚丙烯酸钠水溶液0~12份、0.5%聚丙烯酰胺水溶液0~10份这两种组分中的其中两种或其中一种。
3. 根据权利要求2所述的水溶性淀粉粘接剂，其特征在于所述的聚乙二醇的平均分子量为400~1000，醇解度98~99%。
4. 根据权利要求1所述的水溶性淀粉粘接剂，其特征在于所述的食品级淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、红薯淀粉、糯米粉中的一种或多种。
5. 根据权利要求1所述的水溶性淀粉粘接剂，其特征在于所述的10%聚乙烯醇水溶液是先将重量份数10份的聚乙烯醇倒入重量份数50份、温度90~95℃的水中连续搅拌45分钟，然后再加入重量份数40份的水，搅拌均匀后得到；所述的10%聚乙烯醇水溶液，其中聚乙烯醇的聚合度为1700~2000，醇解度为98~99%。
6. 一种根据权利要求1所述的水溶性淀粉粘接剂的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
a、将食品级淀粉和甲酰胺倒入反应釜内，以转速500~1000转/分钟进行搅拌混合5~10分钟，得到初级混合物；
b、将10%聚乙烯醇水溶液、硼砂和次氯酸钠倒入另一反应釜内，以转速500~1000转/分钟进行搅拌混合5~10分钟，混合均匀后加入小苏打调节PH8.5~9，得到混合液；
c、将步骤a获得的初级混合物和步骤b获得的混合液共同倒入反应釜内，以转速500~1200转/分钟进行搅拌混合5~10分钟，得到次级混合物，该次级混合物在常温下保持半个小时；
d、将步骤c获得的次级混合物加入单螺杆挤出机内进行挤压反应，该次级混合物从单螺杆挤出机的进料口到出料口的挤出温度控制在50℃~85℃，螺杆转速为100~200转/分钟，挤出压力为0.3~0.5Mpa，并在出料口获得挤压反应后的条状初级水溶性淀粉材料，该条状初级水溶性淀粉材料的直径为3~6mm，再经过冷却后破碎成粒径2~8mm或切粒成长度3~6mm的初级水溶性淀粉颗粒；
e、将步骤d获得的初级水溶性淀粉颗粒放入恒温干燥箱内，干燥温度为80℃~110℃，根据不同需求干燥到含水份为12~17%；
f、将经过步骤e干燥后的初级水溶性淀粉颗粒放入膨化机内进行膨化反应，螺杆转速为240~480转/分钟，温度为150℃~220℃，挤出压力为0.6~1.1Mpa，膨化后经粉碎、过筛，按40~200目的细度进行分类包装。
7. 一种根据权利要求6所述的水溶性淀粉粘接剂的制备方法，其特征在于所述的步骤b包括将10%聚乙烯醇水溶液、硼砂和次氯酸钠倒入另一反应釜内，该反应釜内还加入山梨醇或聚乙二醇或0.2%聚丙烯酸钠水溶液、0.5%聚丙烯酰胺水溶液这两种组分中的其中两种或其中一种，然后以转速500~1000转/分钟进行搅拌混合5~10分钟，混合均匀后加入小苏打调节PH8.5~9，得到混合液。
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