CN104403613B - 一种胶黏剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种胶黏剂及其制备方法和应用。所述胶黏剂由包括如下重量份的原料制备而得：淀粉100份、接枝改性剂5‑10份、成膜剂10‑20份、耐水化剂1‑5份，分散剂0.1‑0.5份，淀粉酶0.015‑0.02份。本发明通过对淀粉进行接枝改性，成膜改良和生物酶改性，得到酶改性造纸胶黏剂。所得胶黏剂具有粘度较低，流动性和稳定性良好，成膜性能良好，光泽度优异，耐水性能较好的特性。不仅环保可靠，同时不产生腐蚀和残留的问题。

Description

一种胶黏剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种胶黏剂及其制备方法和应用，属于造纸胶黏剂技术领域。

背景技术

大量的合成胶乳作为胶黏剂应用在造纸涂料中，对纸张品质进行改善，同时也增加了造纸界对石油化工的依存，消耗了很多不可再生的石化资源，容易引起环境问题，是一种不友好的工业模式，而且价格昂贵。因此现在越来越多的廉价生物胶乳取代合成胶乳应用在造纸涂料中。

淀粉是一种广泛存在于自然界的物质，其比较容易取得，价格低廉，同时容易降解，不产生环境问题，因此属于可再生的环境友好资源。通过淀粉的改性及优化处理，得到与石化合成胶性能相近的胶黏剂，用于取代石化合成胶乳，不仅有助于环境保护，减轻造纸业对石油业的依赖，同时可以大幅度降低成本。

现有淀粉改性胶黏剂通常采用酸化-氧化-糊化的模式进行，但改性后的淀粉胶黏剂粘度值高，粘度稳定性较差。如CN103757980A公开了一种木薯淀粉生物质胶黏剂的制备方法，可应用在面涂涂料里面，较好的改善了成纸湿强，但该胶黏剂稳定性一般，将其制成涂料在预涂大量使用后，涂料稳定性不佳。CN102787529A公开了一种造纸涂层用淀粉胶的制备方法，所得淀粉胶粘度过大，一般应用在预涂配方中，并且使用量较小，若大量使用该淀粉基胶乳，则涂料粘度和高剪切上升明显，影响纸机运行，从而限制了其应用范围的扩大。同时酸化-氧化过程会腐蚀设备，有时还会产生氧化剂残留的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明通过对淀粉接枝改性、成膜性改良和淀粉酶改性，得到一种成膜性良好、光泽度优异，粘度稳定性较好的造纸用环保胶黏剂。将其大量应用在造纸涂料中，可大幅降低涂料成本，并且保证涂料的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种胶黏剂，由包括如下重量份的原料制备而得：淀粉100份、接枝改性剂5-10份、成膜剂10-20份、耐水化剂1-5份，分散剂0.1-0.5份，淀粉酶0.015-0.02份。

优选地，所述胶黏剂由包括如下重量份的原料制备而得：淀粉100份、接枝改性剂5-10份、成膜剂15-20份、耐水化剂3-5份，分散剂0.1-0.5份，淀粉酶0.015-0.02份。

更进一步优选地，所述胶黏剂由包括如下重量份的原料制备而得：淀粉100份、接枝改性剂5-7份、成膜剂15-20份、耐水化剂4-5份，分散剂0.1-0.2份，淀粉酶0.018-0.02份。

本发明所述淀粉选自木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、高粱淀粉或小麦淀粉中的一种或几种；优选木薯淀粉、玉米淀粉。

本发明所述接枝改性剂选自甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐、醋酸酐或磷酸盐中的一种或几种；优选顺丁烯二酸酐、磷酸盐。

本发明所述成膜剂选自山梨糖醇、烯丙醇、丙三醇、环己醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、二甲基甲醇、二甲基乙基甲醇木糖醇、甲酰胺、三乙醇胺、乙二醇或尿素中的一种或几种；优选乙二醇、尿素。

本发明所述耐水化剂选自碳酸锆钾(KZC)、碳酸锆铵(AZC)、聚胺聚环氧型树脂(PAPE)、聚酰胺聚脲甲醛树脂(PAPU)中的一种或几种；优选聚酰胺聚脲甲醛树脂、碳酸锆钾。

本发明所述分散剂选自六偏磷酸钠、焦磷酸钠、多磷酸盐、聚丙烯酸钠或羧酸盐中的一种或几种；优选聚丙烯酸钠、多磷酸盐。

本发明所述淀粉酶选自α淀粉酶和/或β淀粉酶。

本发明通过对淀粉进行接枝改性，成膜改良及淀粉酶改性，所得胶黏剂具有粘度值较低，流动性和稳定性良好，成膜性能良好，光泽度优异，耐水性能较好的特性。不仅环保可靠，同时不产生腐蚀和残留的问题。

本发明还提供一种胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将淀粉配制成淀粉浆液；

2)向步骤1)所得的淀粉浆液中加入接枝改性剂，搅拌使其充分反应；

3)向步骤2)所得浆液中依次加入成膜剂、耐水化剂、分散剂和淀粉酶，充分分散后升温至75-80℃，保温反应20-30min，杀青处理，得到胶黏剂。

其中，在步骤1)中，所述淀粉浆液浓度以30％-40％为宜。

其中，在步骤3)中，所述杀青处理可采用本领域常规杀青方法。在本发明所述技术方案中，所述杀青处理优选如下处理步骤：将步骤3)反应得到的淀粉糊液在5s内升温至120℃-140℃，从而杀灭淀粉糊液中未反应的淀粉酶，进一步保证胶黏剂的粘度稳定性。通常可将所得淀粉糊液通入蛇形管道，同时喷入水蒸气并保温9-11s，使淀粉糊液迅速升温至所需温度。

本发明采用接枝改性-(糊化+酶解)-杀青的方式，实现对胶黏剂粘度在线精确控制的目的，从而保证最终产品的稳定性。

本发明还提供了上述胶黏剂在造纸中的应用。将本发明所述的胶黏剂配制成涂料涂布于铜版纸表面，可大幅降低涂料成本，并保证涂料的稳定性。

本发明还提供一种涂料，由包括如下重量份的原料制备而得：颜料100份、涂布淀粉1-8份、丁苯胶乳1-7份，本发明所述胶黏剂1-10份。

所述涂料进一步优选由包括如下重量份的原料制备而得：颜料100份、涂布淀粉5-8份、丁苯胶乳2-7份，本发明所述胶黏剂2-5份。

采用本发明所述胶黏剂配制的涂料，在保证高固含量的同时，具有低粘度、粘度稳定性好的优点；涂布运行良好，所得成纸综合性能良好，节降了成本，提高了企业的利润。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1-10胶黏剂

本发明所述胶黏剂的配方如表1、表2所示。

表1实施例1-5胶黏剂的配方

原料(重量份)	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						木薯淀粉	100	100	100	100	100
顺丁烯二酸酐	5	7	10	5	10
						乙二醇	20	15	15	15	10
PAPU	1	3	3	5	5
						聚丙烯酸钠	0.2	0.2	0.2	0.1	0.1
α淀粉酶	0.015	0.015	0.015	0.018	0.02

表2实施例6-10胶黏剂的配方

原料(重量份)	实施例6	实施例7	实施例8	实施例9	实施例10
						玉米淀粉	100	100	100	100	100
磷酸盐	5	7	10	5	10
						尿素	20	15	15	15	10
碳酸锆钾	1	3	3	5	5
						多磷酸盐	0.2	0.2	0.2	0.1	0.1
β淀粉酶	0.015	0.015	0.015	0.02	0.02

实施例11胶黏剂的制备方法

按照表1中配方制备实施例1胶黏剂，具体步骤如下：

1)首先将木薯淀粉与水混配，制成质量浓度35％的淀粉浆液；

2)向步骤1)所得淀粉浆液中加入顺丁烯二酸酐，搅拌使其充分反应3h；

3)向步骤2)所得浆料中依次加入乙二醇、PAPU、聚丙烯酸钠、淀粉酶，充分分散后迅速升温到78℃，保温反应25min，杀青处理，得到酶改性的胶黏剂。

其中，所述杀青处理具体为：将步骤3)反应得到的淀粉糊液通入蛇形管道，同时喷入140℃的水蒸气，保温10s，使淀粉糊液温度瞬间达到130℃。

采用实施例11的方法，同样可以得到实施例2-10所述的胶黏剂。

实验例1胶黏剂性能检测

将实施例1-10所述胶黏剂与CN103757980A、CN102787529A中最佳效果的实施例进行性能检测，其结果见表3。

表3胶黏剂性能检测

ITEM	粘度(mPa.s)	固含量(％)	粘度稳定性	pH
					实施例1	300	42％	好	6-7
实施例2	360	45％	好	6-7
					实施例3	270	40％	好	6-7
实施例4	370	42％	好	6-7
					实施例5	300	45％	好	6-7
实施例6	330	44％	好	6-7
					实施例7	360	43％	好	6-7
实施例8	352	44％	好	6-7
					实施例9	300	45％	好	6-7
实施例10	286	45％	好	6-7
					CN103757980A	1500	45-50	一般	5-6
CN102787529A	5000-10000	48-52	差	6-7

实施例12-14由本发明所述胶黏剂制备的涂料

将本发明所得胶黏剂作为原料，按照本领域常规方法配制得到涂料。具体配方如表4所示。

表4涂料配方

原料(重量份)	实施例12	实施例13	实施例14	实施例15
					颜料重钙	100	100	100	100
涂布淀粉	5	5	8	1
					丁苯胶乳	1	7	2	4
实施例4胶黏剂	10	2	5	10

实验例2

将CN103757980A、CN102787529A中效果最佳的胶黏剂替换实施例12中的胶黏剂得到对比例1、对比例2，并将替换所得涂料与实施例12-15进行效果对比试验，结果见表5。

表5涂料性能检测

由表5可知，实施例12-15所得涂料粘度值低，粘度稳定性好。而对比例1、2所得涂料，由于各自胶黏剂存在的缺陷，当胶黏剂时用量较大时，涂料粘度值非常大，稳定性不好。

实施例16

按照实施例1的配方制得胶黏剂，区别仅在于，

1)所述木薯淀粉替换为马铃薯淀粉；

2)所述顺丁烯二酸酐替换为甲基丙烯酸；

3)所述乙二醇替换为山梨糖醇；

4)所述PAPU替换为碳酸锆铵；

5)所述聚丙烯酸钠替换为六偏磷酸钠。

实施例17

按照实施例1的配方制得胶黏剂，区别仅在于，

1)所述木薯淀粉替换为高粱淀粉；

2)所述顺丁烯二酸酐替换为醋酸酐；

3)所述乙二醇替换为环己醇；

4)所述PAPU替换为聚胺聚环氧型树脂；

5)所述聚丙烯酸钠替换为焦磷酸钠。

实施例18

按照实施例1的配方制得胶黏剂，区别仅在于，

1)所述木薯淀粉替换为小麦淀粉；

2)所述顺丁烯二酸酐替换为磷酸盐；

3)所述乙二醇替换为甲酰胺；

4)所述PAPU替换为聚胺聚环氧型树脂；

5)所述聚丙烯酸钠替换为六偏磷酸钠。

实施例19

按照实施例11的方法，制备实施例16的胶黏剂，区别仅在于，

1)步骤1)中，所述淀粉浆液浓度为30％；

2)步骤3)中，所述升温至75℃，保温反应30min。

实施例20

按照实施例11的方法，制备实施例17的胶黏剂，区别仅在于，

1)步骤1)中，所述淀粉浆液浓度为40％；

2)步骤3)中，所述升温至80℃，保温反应20min。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (12)

1.一种胶黏剂，其特征在于，由包括如下重量份的原料制备而得：淀粉100份、接枝改性剂5-10份、成膜剂10-20份、耐水化剂1-5份，分散剂0.1-0.5份，淀粉酶0.015-0.02份；

所述接枝改性剂选自甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐、醋酸酐或磷酸盐中的一种或几种；

所述成膜剂选自山梨糖醇、烯丙醇、丙三醇、环己醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、二甲基甲醇、二甲基乙基甲醇、 木糖醇、甲酰胺、三乙醇胺、乙二醇或尿素中的一种或几种；

所述淀粉酶选自α淀粉酶和/或β淀粉酶；

所述胶黏剂由如下方法制得：

1)将淀粉配制成淀粉浆液；

2)向步骤1)所得淀粉浆液中加入接枝改性剂，搅拌使其充分反应；

3)向步骤2)所得浆液中依次加入成膜剂、耐水化剂、分散剂和淀粉酶，充分分散后迅速升温至75-80℃，保温反应20-30min，杀青处理，得到胶黏剂。

2.根据权利要求1所述胶黏剂，其特征在于，由包括如下重量份的原料制备而得：淀粉100份、接枝改性剂5-10份、成膜剂15-20份、耐水化剂3-5份，分散剂0.1-0.5份，淀粉酶0.015-0.02份。

3.根据权利要求2所述胶黏剂，其特征在于，由包括如下重量份的原料制备而得：淀粉100份、接枝改性剂5-7份、成膜剂15-20份、耐水化剂4-5份，分散剂0.1-0.2份，淀粉酶0.018-0.02份。

4.根据权利要求1-3任一所述胶黏剂，其特征在于，所述淀粉选自木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、高粱淀粉或小麦淀粉中的一种或几种。

5.根据权利要4所述胶黏剂，其特征在于，所述淀粉选自木薯淀粉、玉米淀粉。

6.根据权利要求1-3任一所述胶黏剂，其特征在于，所述接枝改性剂选自顺丁烯二酸酐、磷酸盐。

7.根据权利要求1-3任一所述胶黏剂，其特征在于，所述成膜剂选自乙二醇、尿素。

8.根据权利要求1-3任一所述胶黏剂，其特征在于，所述耐水化剂选自碳酸锆钾、碳酸锆铵、聚胺聚环氧型树脂、聚酰胺聚脲甲醛树脂中的一种或几种；

所述分散剂选自六偏磷酸钠、焦磷酸钠、多磷酸盐、聚丙烯酸钠或羧酸盐中的一种或几种。

9.根据权利要求8所述胶黏剂，其特征在于，所述耐水化剂选自聚酰胺聚脲甲醛树脂、碳酸锆钾；

所述分散剂选自聚丙烯酸钠、多磷酸盐。

10.权利要求1-9任一所述胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将淀粉配制成淀粉浆液；

2)向步骤1)所得淀粉浆液中加入接枝改性剂，搅拌使其充分反应；

3)向步骤2)所得浆液中依次加入成膜剂、耐水化剂、分散剂和淀粉酶，充分分散后迅速升温至75-80℃，保温反应20-30min，杀青处理，得到胶黏剂。

11.权利要求1-9任一所述胶黏剂在造纸中的应用，其特征在于，将所述的胶黏剂配制成涂料涂布于铜版纸表面。

12.一种涂料，其特征在于，由包括如下重量份的原料制备而得：颜料100份、涂布淀粉1-8份、丁苯胶乳1-7份，权利要求1-9任一所述胶黏剂1-10份。