CN104497155A - 环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于变性淀粉技术领域，特别涉及一种环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉及其制备方法。原料质量份组成如下：原淀粉100份，食用碱或工业用碱2~10份，环氧丙烷30~50份，纯碱0.8-0.9份，催化剂10~30份，环氧氯丙烷0.01~0.03份，水340~440份。本发明利用食用淀粉为原料采用一步法醚化交联的工艺制备不同粘性壁纸胶用变性淀粉，解决了常规的利用多种方法和步骤的问题，同时完全是食品级工艺，符合装修行业对环保健康的要求。
Description
技术领域
本发明属于变性淀粉技术领域，特别涉及一种环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉及其制备方法。
背景技术
壁纸胶主要用来粘贴壁纸和壁布，是建材装潢行业常用的一种胶黏剂，粘住墙纸和保证墙纸的使用寿命是最基本的功能。常见的壁纸胶多以化工物质为主要原料，甲醛、苯含量高，对人体健康产生危害，尤其是在消费者日益重视和追求健康安全和环保性能的今天，化工胶黏剂的市场面临重大的考验，取而代之的是淀粉基胶黏剂。淀粉来源广泛，种类众多，是可再生资源，环保健康，是建筑装饰业胶粘产品中少有的可生物降解、不含甲醛、完全无毒、无害、绿色环保的健康型产品，能有效提高墙纸粘结力并防止墙纸发黄、开裂、翘边等缺陷。
生产壁纸胶用变性淀粉多以食用淀粉为主要原料，目前国内淀粉合成技术多偏向淀粉的反应机理和理论，而且采用的方法非常繁琐复杂，多个步骤合成一款淀粉，或者利用高温、有机醇等条件，容易造成环境污染，淀粉糊化，产品回收率50％以下，实际应用可行性差，无法工业化应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉及其制备方法，所述的变性淀粉健康环保，成本低，制备方法简单，反应条件温和。
本发明采用的技术方案如下：
环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉，采用下述制备方法获得，原料质量份组成如下：
原淀粉100份，食用碱或工业用碱2～10份，环氧丙烷30～50份，纯碱0.8～1.2份，催化剂10～30份，环氧氯丙烷0.01～0.03份，水340～440份。
优选的，所述原料组成如下：
原淀粉100份，食用碱或工业用碱10份，环氧丙烷50份，纯碱0.8-0.9份，催化剂30份，环氧氯丙烷0.01份，水340份。
原料中的食用碱和工业用碱可以直接用碱片，也可以用氢氧化钠溶液。采用其他碱会影响产品的合成效率，导致工艺反应效率低。
优选的，所述的催化剂为食盐。
优选的，所述的原淀粉为土豆淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉或大米淀粉。
优选的，步骤如下：
1)将催化剂和食用碱或工业用碱充分溶解于水中，加入原淀粉调成淀粉浆乳并活化30-50min；
2)加入纯碱配制的2-3wt％的纯碱溶液调节淀粉浆乳的pH为10.8-11.2后加入环氧丙烷和环氧氯丙烷；
3)于32-35℃反应16-20h后，调节pH为6-7.5，之后后处理获得所述的环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉。
纯碱配制成浓度为2～3％的溶液，一方面用于调节反应pH，另一方面保证反应效率。关于浓度的控制，既不至于导致碱液加量大，产品反应效率低，又不会因浓度过高导致淀粉糊化，无法生产。当然纯碱也可以用其他可调节pH的物质代替。
优选的，所述的后处理为洗涤、脱水以及干燥。
优选的，干燥时采用100-130℃的热风进行气流干燥。
最优选的，步骤如下：
1)将食盐和食用碱片充分溶解于水中，搅拌30min，然后加入原淀粉调成淀粉浆乳并活化30-50min；
2)加入2％的纯碱溶液调节淀粉浆乳的pH为10.8-11后加入环氧丙烷和环氧氯丙烷；
3)于32℃反应16h后，用5％的盐酸调节pH为6-7.5；
4)后处理：8级旋流洗涤器进行逆流洗涤，去除各类化工物质和杂质；洗涤后采用真空转鼓进行脱水，用100℃的热风进行气流干燥获得环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉。
步骤3)中进行的反应是在淀粉分子上接入耐酸碱、亲水基团。
此外，本申请首次采用颗粒小的大米淀粉为原料制备壁纸胶用变性淀粉，利用其极小的粒径分布，能够赋予壁纸胶更多更好的性质，也有利于促进大米淀粉原料的深加工，提高附加值。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1)利用食用淀粉如土豆、木薯、玉米、糯玉米和大米淀粉为原料采用一步法醚化交联的工艺制备不同粘性壁纸胶用变性淀粉，解决了常规的利用多种方法和步骤的问题，同时完全是食品级工艺，符合装修行业对环保健康的要求；
2)配方灵活，原料选择性大，工艺配方先进，解决了国内高端壁纸胶用淀粉需要依赖进口，价格昂贵的问题；
3)采用食盐作为反应的催化剂，能够在低温无醇、单纯水相的条件下合成壁纸胶用变性淀粉，防止淀粉的糊化，提高淀粉的反应收率由45～50％增加到65～70％，同时避免用有机醇对环境的污染以及回收费用高的问题；
4)本发明制备方法获得的淀粉具有良好的抗冻性，在冰箱中连续冻3天，产品不析水，粘度不下降，与冻融前一样，防止壁纸胶用化工物质以及普通淀粉在冬天不耐冻，无法使用的问题；此外，本发明淀粉能够替代常用壁纸胶中添加的化工物质聚乙烯醇60～100％，做出的胶与全部用聚乙烯醇的一致，降低了污染和健康危害，同时降低成本。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉，原料重量份组成如下：
原淀粉100份，食用碱片10份，环氧丙烷50份，2wt％纯碱溶液45份，食盐30份，环氧氯丙烷0.01份，水300份。
所述原淀粉为马铃薯淀粉。
制备步骤如下：
1)将食盐和食用碱片充分溶解于水中，搅拌30min，然后加入原淀粉调成淀粉浆乳并活化30min；
2)加入2％的纯碱溶液调节淀粉浆乳的pH为10.8-11后加入环氧丙烷和环氧氯丙烷；
3)于32℃反应16h后，用5％的盐酸调节pH为6-7.5；
4)后处理：8级旋流洗涤器进行逆流洗涤，去除各类化工物质和杂质；洗涤后采用真空转鼓进行脱水，用100℃的热风进行气流干燥获得环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉。
对获得的变性淀粉进行测定，其性能如下：
| 检测指标 | 测定结果 |
| 10％粘度(50℃) | 11.0万 |
| PH | 6.34 |
| 白度 | 94 |
| 羟丙基含量，％ | 5.21 |
| 冻融稳定性 | 冻融四次不析水 |
应用：壁纸胶的制作
取壁纸胶用变性淀粉500g，加入2000g的水调成淀粉乳，在聚合反应器中加热至60℃，保持30min后，加入聚乙烯醇100g、白糊精50g、甘油10g和防腐杀菌成分5g，保持20min，降温，挤压灌装获得壁纸胶。
壁纸胶的性能检测数据以及采用12％聚乙烯配方的壁纸胶如下：
可见，采用本发明产品在壁纸胶生产中加入少量聚乙烯醇(3.75％)，但粘稠度和粘结性与加入12％(原料占比)聚乙烯醇产品的效果相近，但白度、光亮度、粘稠度和冻融稳定性还更为优异，且本发明大大降低生产成本。
实施例2
环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉，原料重量份组成如下：
蜡质玉米淀粉100份，食用碱片5份，环氧丙烷50份，3％纯碱溶液40份，食盐25份，环氧氯丙烷0.02份，水350份。
制备步骤如下：
1)将食盐和食用碱片充分溶解于水中，加入原淀粉调成淀粉浆乳并活化50min；
2)加入3％的纯碱溶液调节淀粉浆乳的pH为11.2后加入环氧丙烷和环氧氯丙烷；
3)于35℃反应20h后，调节pH为6-7.5，之后后处理获得所述的环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉。
变性淀粉性能如下：
| 检测指标 | 测定结果 |
| 10％粘度(50℃)，cp | 16.5万 |
| PH | 6.53 |
| 白度 | 95 |
| 羟丙基含量，％ | 5.8 |
| 冻融稳定性 | 冻融五次以上不析水 |
壁纸胶的制作的方法同实施例1，但是变性淀粉在原料中的质量比例为15％。
壁纸胶的性能如下：
| 检测指标 | 测定结果 |
| 白度 | 96 |
| PH | 6.85 |
| 1％胶液的光亮度 | 94 |
| 粘稠度，cp | 20.5万 |
| 冻融稳定性 | 冻融五次不析水 |
实施例3
环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉，原料重量份组成如下：
大米淀粉100份，食用碱片3份，环氧丙烷40份，2％纯碱溶液45份，食盐15份，环氧氯丙烷0.01份，水320份。
制备步骤如下：
1)将食盐和食用碱片充分溶解于水中，加入原淀粉调成淀粉浆乳并活化40min；
2)加入2％的纯碱溶液调节淀粉浆乳的pH为10.8后加入环氧丙烷和环氧氯丙烷；
3)于33℃反应16h后，调节pH为6-7.5，之后后处理获得所述的环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉。
变性淀粉性能如下：
| 检测指标 | 测定结果 |
| 10％粘度(50℃)，cp | 10.5万 |
| PH | 7.05 |
| 白度 | 93 |
| 羟丙基含量，％ | 4.95 |
| 冻融稳定性 | 冻融三次以上不析水 |
壁纸胶的制作的方法同实施例1，但是变性淀粉在原料中的质量比例为15％。
壁纸胶的性能如下：
| 检测指标 | 测定结果 |
| 白度 | 95 |
| PH | 7.31 |
| 1％胶液的光亮度 | 92 |
| 粘稠度，cp | 15.7万 |
| 冻融稳定性 | 冻融三次不析水 |
Claims (9)
1. 环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉的制备方法，其特征在于，原料质量份组成如下：
原淀粉100份，食用碱或工业用碱2~10 份，环氧丙烷30~50份，纯碱0.8~1.2份，催化剂10~30份，环氧氯丙烷0.01~0.03份，水340~440份。
2.如权利要求1所述的环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉的制备方法，其特征在于，所述原料组成如下：
原淀粉100份，食用碱或工业用碱10份，环氧丙烷50份，纯碱0.8-0.9份，催化剂30份，环氧氯丙烷0.01份，水340份。
3.如权利要求1所述的环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为食盐。
4.如权利要求3所述的环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉的制备方法，其特征在于，所述的原淀粉为土豆淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉或大米淀粉。
5.如权利要求1-4任一所述的环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）将催化剂和食用碱或工业用碱充分溶解于水中，加入原淀粉调成淀粉浆乳并活化30-50min；
2）加入纯碱配制的2-3wt%的纯碱溶液调节淀粉浆乳的pH为10.8-11.2后加入环氧丙烷和环氧氯丙烷；
3）于32-35℃反应16-20h后，调节pH为6-7.5，之后后处理获得所述的环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉。
6.如权利要求5所述的环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉的制备方法，其特征在于，所述的后处理为洗涤、脱水以及干燥。
7.如权利要求6所述的环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉的制备方法，其特征在于，干燥时采用100-130℃的热风进行气流干燥。
8.如权利要求7所述的环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）将食盐和食用碱片充分溶解于水中，搅拌30min，然后加入原淀粉调成淀粉浆乳并活化30-50min；
2）加入2%的纯碱溶液调节淀粉浆乳的pH为10.8-11后加入环氧丙烷和环氧氯丙烷；
3）于32℃反应16h后，用5%的盐酸调节pH为6-7.5；
4）后处理：8级旋流洗涤器进行逆流洗涤，去除各类化工物质和杂质；洗涤后采用真空转鼓进行脱水，用100℃的热风进行气流干燥获得环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉。
9.权利要求1-8所述制备方法获得的环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉。
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