CN103468162B - 一种粉末型白乳胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种粉末型白乳胶及其制备方法。具体提出一种能快速溶于冷水中形成白色乳液状胶液的粉末型白乳胶，可替代传统液状白乳胶，其原料重量份组成为：直链淀粉 65-80份，聚氨酯胶粉10-25份，耐水改性剂3-8份，快干剂3-5份，α-淀粉酶0.5-1份，交联剂 1-2份，催化剂0.5-1份，消泡剂0.5-1份。本发明进一步的目的是提供一种粉末型白乳胶的制备方法，该方法是在干粉状态下，利用α-淀粉酶使直链淀粉、聚氨酯胶粉的界面极性基团活化，在交联剂、催化剂的作用下，经机械力化学使直链淀粉与聚氨酯胶粉进行交联反应，进而制得一种能迅速溶于冷水的粉末型白乳胶。

Description

一种粉末型白乳胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶黏剂领域，具体涉及一种能够在水中快速溶解形成白色乳状胶液的粉末型白乳胶以及其制备方法。

背景技术

现有的白乳胶是一种水溶性胶粘剂，是由醋酸乙烯单体在引发剂作用下经聚合反应后再添加其他助剂而制得的一种热塑性乳液粘合剂。它具有在常温固化、粘接力强、粘接范围广、不易老化等优良性能，因此广泛地应用于印刷装订和家具制造，作为纸张、木材、布、皮革、陶瓷等的黏合剂，还可作酚醛树脂、脲醛树脂等黏合剂的改性剂，用于制造聚醋酸乙烯乳胶漆等。但同时，现有白乳胶是一种乳状液体，不但生产原料成本较高、有酸味、有甲醛残留，而且存在运输不便、储存不稳定、易霉变、不耐水等缺陷。

中国专利公开号CN1524911A公开了一种环保型醋酸乙烯粘合剂的制备方法，该方法把丙烯酸酯、醋酸乙烯脂通过乳液共聚制得了一种白乳胶，在环保和耐水性等方面进行了改性提高，但生产成本较高，储存不稳定。

中国专利公开号CN1283661A公开了一种淀粉白乳胶的制备方法，该方法用聚乙烯醇与甲醛缩聚制得聚乙烯醇缩甲醛乳液，再加入聚醋酸乙烯脂乳液、淀粉作改性剂和填料共聚，制得一种成本较低的白乳胶，但该淀粉白乳胶具有储存不稳定、含有甲醛、使用不方便的缺点。

根据以上所述，尽管目前白乳胶在耐水性、生产成本、储存稳定性、环保等方面做了改进，但未能根本解决白乳胶耐水性差、存储不稳定的缺陷，也未能完全解决白乳胶的异味和甲醛残留问题。

发明内容

本发明针对目前液体白乳胶存在耐水性差、生产成本高、存储不稳定、含有甲醛残留的缺陷，提出一种能快速溶于冷水中形成白色乳液状胶液的粉末型白乳胶，可替代传统液状白乳胶。

本发明进一步的目的是提供一种粉末型白乳胶的制备方法，该方法是在干粉状态下，利用α-淀粉酶使直链淀粉、聚氨酯胶粉的界面极性基团活化，在交联剂、催化剂的作用下，经机械力化学使直链淀粉与聚氨酯胶粉进行交联反应，进而制得一种能迅速溶于冷水的粉末型白乳胶。

本发明一种粉末型白乳胶，其原料重量份组成为：

直链淀粉                      65-80份，

聚氨酯胶粉                    10-25份，

耐水改性剂                    3-8份，

快干剂                        3-5份，                   

α-淀粉酶                     0.5-1份，

交联剂                        1-2份，

催化剂                        0.5-1份，

消泡剂                        0.5-1份，

其中，所述的直链淀粉为豌豆原淀粉、芭蕉芋原淀粉、高直链玉米原淀粉中的至少一种；所述的聚氨酯胶粉为水溶性聚氨酯胶粉；所述的耐水改性剂为聚环氧乙烷；所述的快干剂为氯化钙粉、硫酸钠、硫酸钙、硅酸镁、硅酸钙中的至少一种；所述的交联剂为三聚磷酸钠、三氯氧磷、三偏磷酸钠、硼酸钠中的至少一种，优选三聚磷酸钠；所述的催化剂为酒石酸、月桂酸、柠檬酸、水杨酸中的至少一种，优选酒石酸；所述消泡剂为脂肪系消泡剂、聚硅烷系消泡剂中的至少一种。

上述所述的直链淀粉，直链结构≥75%，粒径为2500-6000目（2-5μm）。

上述所述的水溶性聚氨酯胶粉为聚氨酯-丙烯酸酯胶粉、聚氨酯-醋酸乙烯酯胶粉、聚氨酯-高级脂肪酸乙烯酯胶粉中的至少一种。

上述所述的聚环氧乙烷优选分子量5-10万。

上述所述的α-淀粉酶为中温α-淀粉酶，其活性在30-50℃时最佳。

本发明一种粉末型白乳胶，采用下述制备步骤得到：

1） 将65-80重量份直链淀粉、10-25重量份聚氨酯胶粉、0.5-1重量份中温α-淀粉酶加入到混合机中，在30-50℃的温度、150-200转/分钟的速度条件下搅拌活化30-60分钟；

2）将1-2重量份交联剂、0.5-1重量份催化剂、3-8重量份的耐水改性剂加入步骤1）中，在300-500转/分钟的速度下高速搅拌3-5分钟得到预反应物料；

3）将步骤2)得到的预反应物送入高速回旋冲击机，利用水浴控温50-80℃的温度，回旋转速800-1200转/分钟，进行交联反应5-10分钟；

4）将3-5重量份快干剂、0.5-1重量份消泡剂加入步骤3），继续反应2-3分钟放料，得到粉末型白乳胶。

本发明一种粉末型白乳胶是一种以天然高分子直链淀粉材料为主要原料，直链淀粉中的直链结构≥75%，具有近似纤维的性能，具有优异的耐水性、成膜性、高强度粘接性。采用α-淀粉酶使直链淀粉、聚氨酯胶粉的界面极性基团活化，在高速回旋冲击机的作用下，直链淀粉、聚氨酯胶粉经机械力活化不断产生新的活性面,从而发生交联形成耐水性优异的粉末型白乳胶。

上述一种粉末型白乳胶的制备方法中，其中所述的混合机为双锥混合机，双锥混合机的混合室是由锥形筒与两个锥形螺杆组成，双锥混合机在转动时，混合室内的物料向锥面运动，同时由于混合室的锥型结构，迫使物料上、下运动产生轴向移动，形成了纵、横两相的分布混合，使α-淀粉酶与直链淀粉、聚氨酯胶粉的界面充分接触使发生活化。

   上述一种粉末型白乳胶的制备方法中，其中所述的高速回旋冲击机由转子、反应室及驱动装置组成，混合室呈夹套式，可通入加热冷却介质，利用高速旋转的回旋转子，粉状物料在悬浮状态下，界面发生快速的剪切和挤压作用，实现了粉料在恒温状态下的快速交联反应。

本发明是在干粉条件下，通过机械力交联化学反应，不但保证了粉末型白乳胶的耐水性，而且保证了良好的粘接性，粉末白乳胶可在冷水中快速溶解成乳液状白乳胶，与传统液体白乳胶相比，具有良好的耐水性、存储稳定性，由于采用了天然高分子为主材，生产成本低、不含甲醛，对木材、纸张和织物具有很强的粘结性，可广泛应用于木材粘结、合板加工、建筑业、涂料、装饰、印刷等行业，是现有液体白乳胶的优良替代品。

本发明一种粉末型白乳胶及其制备方法，其突出的特点在于：

1、提供一种粉末型白乳胶，可在冷水中速溶，直接兑水形成均匀分散的液状白乳胶，不但降低了包装运输成本，而且存储稳定、使用方便；

2、以天然高分子直链淀粉材料为主要成分，采用淀粉酶活化技术、高分子交联技术，在干粉条件下通过机械力化学交联反应制得一种粉末型白乳胶，解决了白乳胶耐水性差、生产成本高、含有甲醛残留的缺陷；

3、本发明进一步的突出特点是由于采用了直链淀粉以及在在干粉条件下通过机械力化学于聚氨酯胶粉的交联反应，得到的粉末型白乳胶具有良好的粘接强度，可完全替代传统的液状白乳胶；

4、本发明生产工艺简短，生产过程无排放，绿色环保，属于清洁式生产，适合大规模生产和推广。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

1） 将65重量份直链结构75%的芭蕉芋原淀粉、15重量份的聚氨酯-丙烯酸酯胶粉、0.5重量份中温α-淀粉酶加入到双锥混合机中，在30-50℃的温度、200转/分钟的速度条件下搅拌活化30分钟；

2）将2重量份三聚磷酸钠、1重量份柠檬酸、5重量份的聚环氧乙烷（分子量8万）加入步骤1）中，在500转/分钟的速度下高速搅拌5分钟得到预反应物料；

3）将步骤2)得到的预反应物送入高速回旋冲击机，利用水浴控温50-80℃的温度，回旋转速1200转/分钟，进行交联反应10分钟；

4）将3重量份硫酸钙、0.5重量份聚硅烷系消泡剂加入步骤3），继续反应2分钟放料，得到粉末型白乳胶。

将本实施例得到的粉末型白乳胶与水以1:1.5的比例混合搅拌，粉末型白乳胶遇水迅速分散为乳状白乳胶，无异味、不分层，对木材、纸张、皮革、布类都具有良好的粘接力。依据标准HG/T2727-2010，测试其具体指标如下表：

在30℃条件下，水中浸泡24小时，压缩剪切强度损失只有2.6%，具有良好的耐水性。

实施列2

1） 将70重量份直链结构80%的豌豆原淀粉、25重量份的聚氨酯-丙烯酸酯胶粉、1重量份中温α-淀粉酶加入到双锥混合机中，在30-50℃的温度、1500转/分钟的速度条件下搅拌活化45分钟；

2）将1重量份硼酸钠、1重量份酒石酸、8重量份的聚环氧乙烷（分子量10万）加入步骤1）中，在300转/分钟的速度下高速搅拌3分钟得到预反应物料；

3）将步骤2)得到的预反应物送入高速回旋冲击机，利用水浴控温50-80℃的温度，回旋转速800转/分钟，进行交联反应10分钟；

4）将5重量份硅酸镁、0.5重量份聚硅烷系消泡剂加入步骤3），继续反应3分钟放料，得到粉末型白乳胶。

将本实施例得到的粉末型白乳胶与水以1:1的比例混合搅拌，粉末型白乳胶遇水迅速分散为乳状白乳胶，无异味、不分层，对木材、纸张、皮革、布类都具有良好的粘接力。依据标准HG/T2727-2010，测试其具体指标如下表：

在30℃条件下，水中浸泡24小时，压缩剪切强度损失只有2.9%，具有良好的耐水性。

实施列3

1） 将80重量份直链结构75%的高直链玉米原淀粉、10重量份的聚氨酯-高级脂肪酸乙烯酯胶粉、0.5重量份中温α-淀粉酶加入到双锥混合机中，在30-50℃的温度、200转/分钟的速度条件下搅拌活化60分钟；

2）将1重量份三偏磷酸钠、0.8重量份月桂酸、8重量份的聚环氧乙烷（分子量5万）加入步骤1）中，在300转/分钟的速度下高速搅拌5分钟得到预反应物料；

3）将步骤2)得到的预反应物送入高速回旋冲击机，利用水浴控温50-80℃的温度，回旋转速1200转/分钟，进行交联反应10分钟；

4）将5重量份硅酸钙、0.5重量份脂肪系消泡剂加入步骤3），继续反应3分钟放料，得到粉末型白乳胶。

将本实施例得到的粉末型白乳胶与水以1:1.5的比例混合搅拌，粉末型白乳胶遇水迅速分散为乳状白乳胶，无异味、不分层，对木材、纸张、皮革、布类都具有良好的粘接力。依据标准HG/T2727-2010，测试其具体指标如下表：

在30℃条件下，水中浸泡24小时，压缩剪切强度损失只有1.3%，具有良好的耐水性，应用于大白浆中可以对室内墙壁及天花板粉刷，涂膜干燥快、成膜光滑、平整、粘接强度大、耐酸碱、不掉粉。

Claims (8)

1.一种粉末型白乳胶，其特征在于原料重量份组成为：

直链淀粉      65-80 份，

聚氨酯胶粉    10-25 份，

耐水改性剂    3-8 份，

快干剂        3-5 份，

α-淀粉酶     0.5-1 份，

交联剂        1-2 份，

催化剂        0.5-1 份，

消泡剂        0.5-1 份，

其中，所述的直链淀粉为直链结构≥75%的豌豆原淀粉、芭蕉芋原淀粉、高直链玉米原淀粉中的至少一种；所述的聚氨酯胶粉为水溶性聚氨酯胶粉；所述的耐水改性剂为聚环氧乙烷；所述的快干剂为氯化钙粉、硫酸钠、硫酸钙、硅酸镁、硅酸钙中的至少一种；所述的交联剂为三聚磷酸钠、三氯氧磷、三偏磷酸钠、硼酸钠中的至少一种；所述的催化剂为酒石酸、月桂酸、柠檬酸、水杨酸中的至少一种；所述消泡剂为脂肪系消泡剂、聚硅烷系消泡剂中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种粉末型白乳胶，其特征是所述的直链淀粉粒径为2-5μm。

3.根据权利要求1所述的一种粉末型白乳胶，其特征是所述的水溶性聚氨酯胶粉为聚氨酯-丙烯酸酯胶粉、聚氨酯-醋酸乙烯酯胶粉、聚氨酯-高级脂肪酸乙烯酯胶粉中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种粉末型白乳胶，其特征是所述的聚环氧乙烷优选分子量5-10万。

5.根据权利要求1所述的一种粉末型白乳胶，其特征是所述的α-淀粉酶为中温α-淀粉酶，其活性温度在30-50℃。

6.一种制备如权利要求1-5任一项所述粉末型白乳胶的方法，其特征是：在干粉状态下，利用α-淀粉酶使直链淀粉、聚氨酯胶粉的界面极性基团活化，在交联剂、催化剂的作用下，经机械力化学使直链淀粉与聚氨酯胶粉进行交联反应，进而制得一种能迅速溶于冷水的粉末型白乳胶，具体制备步骤如下：

1）将65-80重量份直链淀粉、10-25重量份聚氨酯胶粉、0.5-1 重量份中温α-淀粉酶

加入到混合机中，在30-50℃的温度、150-200转/分钟的速度条件下搅拌活化30-60分钟；

2）将1-2重量份交联剂、0.5-1重量份催化剂、3-8重量份的耐水改性剂加入步骤1）中，在300-500转/分钟的速度下高速搅拌3-5分钟得到预反应物料；

3）将步骤2)得到的预反应物送入高速回旋冲击机，利用水浴控温50-80℃的温度，回旋转速800-1200 转/ 分钟，进行交联反应5-10 分钟；

4）将3-5重量份快干剂、0.5-1重量份消泡剂加入步骤3），继续反应2-3 分钟放料，得到粉末型白乳胶。

7.根据权利要求6所述的一种粉末型白乳胶的制备方法，其特征是所述的混合机为双锥混合机，双锥混合机在转动时，混合室内的物料向锥面运动，同时由于混合室的锥型结构，迫使物料上、下运动产生轴向移动，形成了纵、横两相的分布混合，使α- 淀粉酶与直链淀粉、聚氨酯胶粉的界面充分接触使发生活化。

8.根据权利要求6所述的一种粉末型白乳胶的制备方法，其特征是所述的高速回旋冲击机由转子、反应室及驱动装置组成，粉状物料在悬浮状态下，界面发生快速的剪切和挤压作用，实现了粉料在恒温状态下的快速交联反应。