CN103835185B - 一种漆蜡施胶剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漆蜡施胶剂及其制备方法，该产品属于造纸施胶剂领域。本发明是以漆树籽中提取的漆蜡、淀粉/改性淀粉、增强剂、壳聚糖、醋酸、柠檬酸或盐酸为原料，以乳化罐、熬胶罐和混合搅拌罐为生产设备，来生产漆蜡施胶剂；该生产方法工艺简单、无毒、无化学污染、反应条件温和、产品质量高、使用效果好、原料纯天然，此产品可用来作为浆内施胶剂或表面施胶剂；能有效提高纸类产品的抗水性、抗油性、抗印刷油墨等性能，同时可提高纸张平滑度、挺度、阻隔性、抗菌性及适印性。

Description

一种漆蜡施胶剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及植物资源加工领域，具体涉及一种漆蜡施胶剂及其制备方法。

背景技术

施胶剂是一种造纸用添加剂，它能赋予纸和纸板抗菌、抗油、抗静电、抗墨、抗水、抗乳液、抗腐蚀等性能以提高纸的耐破度、平滑度、强度和施用期。根据施胶方式不同可将施胶剂分为浆内施胶剂和表面施胶剂。浆内施胶剂又称浆内施胶，指对纸浆、纸张、纸板进行处理，取得抗流体渗透的性能而添加的化学品。这类化学品具有亲水性基团和疏水基团，在纤维表面使外侧定向为疏水基团，使纸赋予疏水性和抗流体渗透性。除吸墨纸、滤纸、蜡纸、卷烟纸、生活用纸等纸种外，几乎所有纸张均需施胶。在纸上施胶可提高纸张抗水、抗油、抗印刷油墨等性能，同时可提高光滑性、憎水性、印刷适应性。另一种是在纸页成形后涂饰于纸或纸板表面称为表面施胶。表面施胶主要是改善纸页表面光滑度，降低孔隙度，防止表面起毛和掉毛。用得较多的是改性和未改性的淀粉，也有采用PVA（聚乙烯醇）的。其他还有石蜡乳液、动物胶、羧甲基纤维素、聚氨酯、苯乙烯-马来酸酐共聚物，丙烯酸和丙烯酸酯类共聚物、二羟基脂肪酸化合物等。

漆树是一种全身是宝的经济林木。众所周知，漆木是耐腐耐湿优质木材；产自漆树的生漆是生产超耐久性防腐涂料、生态型高档漆酚家具漆、精致生漆、漆器家具、生漆木地板条等的重要原料，是目前唯一的天然的、可再生的、性能优异的生物型涂料，有“涂料之王”的美誉；漆树的叶、花、果实和干漆均是传统的中医药材。漆树籽有很高的开发价值。漆树籽中含35%以上的蜡质和脂肪酸类物质，提取的混合物称为漆蜡。漆蜡是生产多种脂肪酸、脂肪烷醇等的重要化工原料，应用领域宽广。漆蜡熔点50-55℃，常温为固态，经提纯精制成“中国木蜡”。木蜡是性能优异的天然生物蜡，应用广泛，全球木蜡市场主要由日本供应，称日本木蜡，资源非常稀缺。漆蜡中还含有二十八烷醇、三十烷醇等高级烷醇，前者是世界公认的抗疲劳功能性物质，后者是一种天然植物生长调节剂，对人畜无害无副作用，对环境无污染，开发价值极高。漆籽核几乎不含蜡质，油脂含量12%-15%，提取物常温为液态，不饱和脂肪酸（油酸、亚油酸）含量高达80%，是很好的食用植物油。漆籽的粗蛋白含量达到20%，粗纤维含量达到19%，其饼粕蛋白质和粗纤维的含量均高于31%，是优质的饲料源。但长期以来，我国对漆树资源的利用主要以生漆的割取和利用为主，除少数地区民间利用部分漆树籽制取木蜡作为食用油外，大量的漆树籽无人问津，漆树籽价值没有得到应有的开发利用，造成了资源的巨大浪费。

为此，加强对漆树资源的开发，一方面能带来较高的经济收益，另一方面还能与退耕还林，农村种植业结构调整等技术相配套，在生态层面上保护生态环境，最后，对漆树资源的开发利用能够解决我国粮油短缺和能源紧张的情况。

在申请号201110416396.4一种纸浆脂肪酸铝石蜡施胶剂及其制备方法中，公开了一种采用脂肪酸铝、石蜡、杂酚油和水混合制备而成的施胶剂，该施胶剂可提高纸张抗水、抗油、抗印刷油墨等性能，以及光滑性、憎水性、印刷适印性。在申请号201210188210.9一种石蜡施胶剂的生产方法中，公开了一种以石蜡、松香、玉米淀粉、二乙基氨基氯乙烯、氢氧化钠、环氧丙烷、硫酸钠、过氧化氢、有机溴杀菌剂为原料生产的一种改性石蜡施胶剂。在申请号201210554154.6一种施胶剂乳液中，公开了一种用烷基烯酮二聚体、壳聚糖、双氧水、二甲基二烯丙基氯化铵、过硫酸铵、石蜡、氧化银、氧化钙、氧化锌、烯基琥珀酸酐和木薯淀粉混合制备成的造纸涂料用施胶剂。

现有的制备方法制得的施胶剂主要存在以下问题：

（1）低毒性不宜作为食品包装；

（2）阻隔性和抗水性较差；

（3）施胶剂中含有部分化学药品，会产生二次污染；

（4）抑菌性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种无毒、无化学污染、条件温和、质量高、效果好的漆蜡施胶剂，产品的开发有利于加快漆树产业化步伐，使漆树资源得到更加有效的综合开发利用，本发明漆蜡施胶剂的组成物及重量百分比为漆蜡0.5-5%、淀粉或改性淀粉0.5-5%、增强剂0.5-1%、壳聚糖0.2-0.5%、醋酸、柠檬酸或盐酸0.01%-0.02%，剩余为水。

其中所述增强剂为改性纤维素、半纤维素、改性半纤维素中一种或几种的任意比混合物。

所述改性纤维素为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种。

所述改性半纤维素为乙酰化半纤维素、醚化半纤维素、阳离子半纤维素中的一种；其中

乙酰化半纤维素可参照文献“杜仲半纤维素乙酰化的研究，作者：郑娥、刘廷志等，天津科技大学学报，2009（02）”或专利CN200710032256一种应用碘催化制备乙酰化半纤维素的方法中所述的方法制得。醚化半纤维素的制备方法参照“半纤维素的醚化改性，作者：任俊莉、孙润仓等，纤维素科学与技术，2007（15）中所述的方法。阳离子半纤维素的制备可参照专利CN201110337080.6一种等离子体引发制备阳离子半纤维素的方法中所述的方法。

本发明另一目的是提供漆蜡施胶剂的制备方法，其具体工艺步骤如下：

（1）按g:g固液比为1：4-5的比例在漆蜡加入水，在45-95℃、30-300r/min下搅拌10-300min进行乳化，乳化完毕备用；

（2）按g:g固液比为1：5-10的比例在淀粉或改性淀粉中加入水溶解，在45-95℃、30-300r/min下搅拌20-200min进行熬胶，熬胶完毕备用；

（3）按g:g固液比为1：3-10的比例在增强剂中添加水进行溶解，备用；

（4）将醋酸、柠檬酸或盐酸用水配制成质量百分比浓度为1%-5%的溶液后，用于溶解壳聚糖，将壳聚糖溶液和步骤（3）溶液混合搅拌均匀后加入混合搅拌罐中，最后将步骤（1）和步骤（2）中的溶液加入混合搅拌罐中，并补足总水量，搅拌均匀即获得漆蜡施胶剂。

本发明中溶解改性纤维素、半纤维素或改性半纤维素时，可在超声条件下或均质仪中进行。

本发明方法中溶解后的壳聚糖溶液是采用醋酸、柠檬酸或盐酸溶解壳聚糖制得质量百分比浓度为1%-5%的溶液。

本发明是在对漆树籽提取漆蜡的基础上，研发制备一种漆蜡施胶剂，利用漆蜡、淀粉或改性淀粉、增强剂、壳聚糖、水为原料，以乳化罐、熬胶罐和混合搅拌罐为设备，来生产漆蜡施胶剂，该生产方法工艺简单、无毒、无化学污染、反应条件温和、产品质量高、使用效果好、原料纯天然。此产品可用来作为浆内施胶剂或表面施胶剂，可有效提高纸类产品的抗水性、抗油性、抗印刷油墨等性能，同时可提高纸张平滑度、挺度、阻隔性、抗菌性及适印性，并且所得施胶剂安全、无毒，可广泛应用于食品包装或果蔬保鲜领域中。该发明制备的漆蜡施胶剂，拓宽了漆树籽的利用领域和市场空间，开发了漆树籽终端产品。

本发明所制得的漆蜡施胶剂既可以用于浆内施胶也可用于纸张的表面施胶。

本发明中所述的漆蜡是常规市售产品，或采用专利CN200710191182.5“野漆树蜡的浸提方法、野漆树蜡复合纳米材料和制备方法”或CN201110230852“一种高品质漆蜡精细品的制备方法”中所述的方法制备。

本发明方法的优点和技术效果：本发明中的施胶剂无毒性，经其施胶后的纸张可直接作为食品包装，具有较好的阻隔性和抗水性，并可较好的提高纸张的平滑度和强度指标。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容，实施例中使用试剂如无特殊说明均为常规市售试剂或按常规方法制得的试剂。

实施例1

本漆蜡施胶剂组成物及重量百分比为：漆蜡5%、淀粉5%、增强剂（羟乙基纤维素0.5%、半纤维素0.5%）1%、壳聚糖0.2%、醋酸0.01%、剩余为水。

本实施例漆蜡施胶剂的制备方法如下：

（1）在50g漆蜡加入250g水，在85℃、100r/min下搅拌30min进行乳化，乳化完毕备用；

（2）在50g淀粉中加入250g水，在85℃、100r/min下搅拌30min进行熬胶，熬胶完毕备用；

（3）在10g增强剂（羟乙基纤维素5g、半纤维素5g）中添加60g水进行溶解，备用；

（4）将0.1g醋酸用水配制成质量百分比浓度为1%的溶液后，用于溶解2g壳聚糖，将壳聚糖溶液和步骤（3）溶液混合搅拌均匀后加入混合搅拌罐中，最后将步骤（1）和步骤（2）中的溶液加入混合搅拌罐中，并补足总水量，搅拌均匀即获得漆蜡施胶剂。

采用常规检测方法对使用本实施例施胶剂后的纸张的阻隔性及相关物理指标进行测定，并进行对比，具体指标数据如下：

注：1#为未施胶纸张、2#为施胶纸张，纸张原料为思茅松。

实施例2

本漆蜡施胶剂的组成物及质量百分比为：漆蜡1%、改性淀粉3%、增强剂（羧甲基纤维素0.2%、乙酰化半纤维素0.4%）0.6%、壳聚糖0.4%、盐酸0.02%、剩余为水。

（1）在10g漆蜡加入40g水，在95℃、30r/min下搅拌200min进行乳化，乳化完毕备用；

（2）在30g改性淀粉中加入240g水，在65℃、80r/min下搅拌60min进行熬胶，熬胶完毕备用；

（3）在6g增强剂（羧甲基纤维素2g、乙酰化半纤维素4g）中添加60g水进行溶解，备用；

（4）将0.2g盐酸用水配制成质量百分比浓度为3%的溶液后，用于溶解4g壳聚糖，将壳聚糖溶液和步骤（3）溶液混合搅拌均匀后加入混合搅拌罐中，最后将步骤（1）和步骤（2）中的溶液加入混合搅拌罐中，并补足总水量，搅拌均匀即获得漆蜡施胶剂。

采用常规检测方法对使用本实施例施胶剂后的纸张的阻隔性及相关物理指标进行测定，并进行对比，具体指标数据如下：

注：1#为未施胶纸张、2#为施胶纸张，纸张原料为思茅松。

实施例3

本漆蜡施胶剂的组成物及质量百分比为：漆蜡3%、改性淀粉0.5%、增强剂半纤维素0.8%、壳聚糖0.5%、柠檬酸0.015%、剩余为水。

（1）在30g漆蜡加入135g水，在55℃、300r/min下搅拌100min进行乳化，乳化完毕备用；

（2）在5g改性淀粉中加入50g水，在55℃、40r/min下搅拌80min进行熬胶，熬胶完毕备用；

（3）在8g增强剂半纤维素中添加40g水进行溶解，备用；

（4）将0.15g柠檬酸用水配制成质量百分比浓度为5%的溶液后，用于溶解5g壳聚糖，将壳聚糖溶液和步骤（3）溶液混合搅拌均匀后加入混合搅拌罐中，最后将步骤（1）和步骤（2）中的溶液加入混合搅拌罐中，并补足总水量，搅拌均匀即获得漆蜡施胶剂。

采用常规检测方法对使用本实施例施胶剂后的纸张的阻隔性及相关物理指标进行测定，并进行对比，具体指标数据如下：

注：1#为未施胶纸张、2#为施胶纸张，纸张原料为思茅松。

实施例4

本漆蜡施胶剂组成物及重量百分比为：漆蜡0.5%、淀粉2%、增强剂羟丙基甲基纤维素0.5%、壳聚糖0.3%、醋酸0.01%、剩余为水。

本实施例漆蜡施胶剂的制备方法如下：

（1）在5g漆蜡加入20g水，在45℃、200r/min下搅拌20min进行乳化，乳化完毕备用；

（2）在20g淀粉中加入120g水，在50℃、300r/min下搅拌20min进行熬胶，熬胶完毕备用；

（3）在5g增强剂羟丙基甲基纤维素中添加15g水进行溶解，备用；

（4）将0.1g醋酸用水配制成质量百分比浓度为2%的溶液后，用于溶解3g壳聚糖，将壳聚糖溶液和步骤（3）溶液混合搅拌均匀后加入混合搅拌罐中，最后将步骤（1）和步骤（2）中的溶液加入混合搅拌罐中，并补足总水量，搅拌均匀即获得漆蜡施胶剂。

采用常规检测方法对使用本实施例施胶剂后的纸张的阻隔性及相关物理指标进行测定，并进行对比，具体指标数据如下：

注：1#为未施胶纸张、2#为施胶纸张，纸张原料为思茅松。

实施例5

本漆蜡施胶剂组成物及重量百分比为：漆蜡2%、淀粉1%、增强剂醚化半纤维素0.7%、壳聚糖0.3%、柠檬酸0.02%、剩余为水。

本实施例漆蜡施胶剂的制备方法如下：

（1）在20g漆蜡加入100g水，在60℃、50r/min下搅拌50min进行乳化，乳化完毕备用；

（2）在10g淀粉中加入90g水，在95℃、30r/min下搅拌100min进行熬胶，熬胶完毕备用；

（3）在7g增强剂醚化半纤维素中添加35g水进行溶解，备用；

（4）将0.2g柠檬酸用水配制成质量百分比浓度为4%的溶液后，用于溶解3g壳聚糖，将壳聚糖溶液和步骤（3）溶液混合搅拌均匀后加入混合搅拌罐中，最后将步骤（1）和步骤（2）中的溶液加入混合搅拌罐中，并补足总水量，搅拌均匀即获得漆蜡施胶剂。

采用常规检测方法对使用本实施例施胶剂后的纸张的阻隔性及相关物理指标进行测定，并进行对比，具体指标数据如下：

注：1#为未施胶纸张、2#为施胶纸张，纸张原料为思茅松。

实施例6

本漆蜡施胶剂组成物及重量百分比为：漆蜡4%、淀粉1.5%、增强剂（阳离子半纤维素0.2%、羧甲基纤维素0.7%）0.9%、壳聚糖0.2%、柠檬酸0.01%、剩余为水。

本实施例漆蜡施胶剂的制备方法如下：

（1）在40g漆蜡加入200g水，在70℃、50r/min下搅拌10min进行乳化，乳化完毕备用；

（2）在15g淀粉中加入150g水，在70℃、70r/min下搅拌150min进行熬胶，熬胶完毕备用；

（3）在9g增强剂（阳离子半纤维素2g、羧甲基纤维素7g）中添加63g水进行溶解，备用；

（4）将0.1g柠檬酸用水配制成质量百分比浓度为2%的溶液后，用于溶解2g壳聚糖，将壳聚糖溶液和步骤（3）溶液混合搅拌均匀后加入混合搅拌罐中，最后将步骤（1）和步骤（2）中的溶液加入混合搅拌罐中，并补足总水量，搅拌均匀即获得漆蜡施胶剂。

采用常规检测方法对使用本实施例施胶剂后的纸张的阻隔性及相关物理指标进行测定，并进行对比，具体指标数据如下：

注：1#为未施胶纸张、2#为施胶纸张，纸张原料为思茅松。

Claims (2)

1.一种漆蜡施胶剂，其特征在于：其组成物及重量百分比为漆蜡0.5-5%、淀粉或改性淀粉0.5-5%、增强剂0.5-1%、壳聚糖0.2-0.5%、醋酸、柠檬酸或盐酸0.01%-0.02%，剩余为水；

所述增强剂为改性纤维素、半纤维素、改性半纤维素中一种或几种的任意比混合物；

所述改性纤维素为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种；

所述改性半纤维素为乙酰化半纤维素、醚化半纤维素、阳离子半纤维素中的一种；

上述漆蜡施胶剂的制备方法如下：

（1）按g:g固液比为1：4-5的比例在漆蜡加入水，在45-95℃、30-300r/min下搅拌10-300min进行乳化，乳化完毕备用；

（2）按g:g固液比为1：5-10的比例在淀粉或改性淀粉中加入水溶解，在45-95℃、30-300r/min下搅拌20-200min进行熬胶，熬胶完毕备用；

（3）按g:g固液比为1：3-10的比例在增强剂中添加水进行溶解，备用；

（4）将醋酸、柠檬酸或盐酸用水配制成质量百分比浓度为1%-5%的溶液后，用于溶解壳聚糖，将壳聚糖溶液和步骤（3）溶液混合搅拌均匀后加入混合搅拌罐中，最后将步骤（1）和步骤（2）中的溶液加入混合搅拌罐中，并补足总水量，搅拌均匀即获得漆蜡施胶剂。

2.权利要求1中所述漆蜡施胶剂的制备方法，其特征在于具体工艺步骤如下：

（1）按g:g固液比为1：4-5的比例在漆蜡加入水，在45-95℃、30-300r/min下搅拌10-300min进行乳化，乳化完毕备用；

（2）按g:g固液比为1：5-10的比例在淀粉或改性淀粉中加入水溶解，在45-95℃、30-300r/min下搅拌20-200min进行熬胶，熬胶完毕备用；

（3）按g:g固液比为1：3-10的比例在增强剂中添加水进行溶解，备用；

（4）将醋酸、柠檬酸或盐酸用水配制成质量百分比浓度为1%-5%的溶液后，用于溶解壳聚糖，将壳聚糖溶液和步骤（3）溶液混合搅拌均匀后加入混合搅拌罐中，最后将步骤（1）和步骤（2）中的溶液加入混合搅拌罐中，并补足总水量，搅拌均匀即获得漆蜡施胶剂。