CN105348396B - 一种环保型壁纸胶粉用改性淀粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变性淀粉技术领域，具体公开了一种环保型壁纸胶粉用改性淀粉及其制备方法。该改性淀粉由以下方法制备而成，将交联剂和醚化试剂加入质量浓度为90％的乙醇溶液中，混合均匀，得混合溶液；然后将混合溶液加入到淀粉中，混合均匀，得混合物料；将混合物料加热至40～50℃，再在加热后的混合物料中加入pH调节剂，得反应物料1；将催化剂和氧化剂加入到反应物料1中，搅拌完全反应，制得反应物料2；将反应物料2进行干燥糊化后，即得改性淀粉。该改性淀粉冷水溶解速度快，粘稠度高，抗冻性好，粘结力强。采用的制备方法不产生工业废水，产率高，生产周期短，生产成本低。

Description

一种环保型壁纸胶粉用改性淀粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及变性淀粉技术领域，具体涉及一种环保型壁纸胶粉用改性淀粉及其制备方法。

背景技术

目前国内市场上使用的壁纸胶主要有两类产品，一类是半固体的胶状形态，通常为糯米胶，大多用塑料袋包装；另一类是壁纸胶粉，主要呈白色或浅黄色的雪花状态，使用时，加入冷水或温水便可形成粘稠度，用于墙纸的粘贴。两类产品各有特点，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，粘贴壁纸并保证壁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，对人体健康危害大。在消费者日益重视和追求健康安全和环保性能的今天，化工壁纸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，能有效提高壁纸粘结力并防止墙纸发黄、开裂、翘边等缺陷。然而由于国内针对壁纸胶粉用改性淀粉的生产技术缺乏系统研究，产品质量不稳定，生产成本高，工业化应用的效果差，导致目前我国壁纸胶厂家所用的壁纸胶改性淀粉主要以进口为主，价格高，供货周期长。

因此，为了克服目前我国壁纸胶粉用改性淀粉的现状，逐渐出现针对改性淀粉生产工艺的开发和研究。目前国内针对壁纸胶用变性淀粉的生产工艺研究多偏向淀粉的反应机理和理论，大多以食用淀粉为主要原料，采用的方法非常繁琐复杂，多个步骤合成一款淀粉，并且大多采用湿法生产工艺，造成大量的工业废水，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80％以下，实际应用可行性差，无法工业化应用。并且，采用目前壁纸胶用改性淀粉的生产方法制备获得的改性淀粉在用于制备壁纸胶的过程中大多需要高温长时间的加热糊化，制备的壁纸胶在抗冻性、粘结力等方面也不能满足目前市场的需求。

因此，亟需研究开发出一款冷水溶解性好、抗冻性好、粘稠度高和粘结性好的壁纸胶粉用改性淀粉。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种环保型壁纸胶粉用改性淀粉，该淀粉冷水溶解速度快，粘稠度高，抗冻性好，粘结力强。

同时，本发明还在于提供一种环保型壁纸胶粉用改性淀粉的制备方法，该方法不产生工业废水，产率高，生产周期短，生产成本低。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种环保型壁纸胶粉用改性淀粉，由以下方法制备而成：包括以下操作步骤：

1)将交联剂和醚化试剂加入质量浓度为85％～90％的乙醇溶液中，混合均匀，得混合溶液；

2)将步骤1)制备的混合溶液加入到淀粉中，混合均匀，得混合物料；

3)将步骤2)制备的混合物料加热至40～50℃，再在加热后的混合物料中加入pH调节剂调节混合物料的pH＝11.10～11.35，得反应物料1；

4)将催化剂和氧化剂加入到步骤3)制备的反应物料1中，搅拌完全反应，制得反应物料2；

5)将步骤4)制备的反应物料2进行干燥糊化后，即得所述的改性淀粉。

步骤1)中所述乙醇溶液与淀粉的质量比为35～45：100。

所述PH调节剂为质量浓度为20％～30％的氢氧化钠溶液，所述PH调节剂与淀粉的质量比为25～35：100。

步骤3)中所述pH调节剂采用雾状分散的方式加入到加热后的混合物料中。采用雾状的加入方式，会促使淀粉反应体系中pH保持均匀，并有利于交联剂和醚化剂的反应渗透，减少淀粉的糊化。

所述交联剂为环氧氯丙烷、三氯氧磷或三偏磷酸钠，所述交联剂与淀粉的质量比为0.5～1：100。

所述醚化试剂为氯乙酸或氯乙酸钠，所述醚化试剂与淀粉的质量比为20～30：100。

所述催化剂为无水硫酸亚铁，硫酸铁或硫酸亚钠，所述催化剂与淀粉的质量比为0.3～0.5：100。

所述氧化剂为质量浓度为25～30％的双氧水，所述氧化剂与淀粉的质量比为2～5：100。

步骤4)中所述反应的时间为30min～60min。

步骤5)中所述干燥糊化的具体方法为：将反应物料2输送至滚筒干燥机上进行糊化，滚筒干燥机工作条件为蒸汽压力0.6～0.7MPa，温度保持在120～160℃，转速50～70rpm。

步骤5)中还包括将干燥糊化后的物料进行粉碎、筛分和密封包装。

本发明环保型壁纸胶粉用改性淀粉，将原料淀粉首先在低含水量的乙醇相中同时进行交联和醚化反应，使醚化效果达到70％以上，取代度达到0.35～0.40，然后再进行氧化反应，通过控制整个反应过程的温度和原料加入顺序和方式，使制备的淀粉在冷水中溶解速度快、粘稠度高、抗冻性好、粘结力强。

本发明环保型壁纸胶粉用改性淀粉的制备方法，将原料淀粉首先在质量浓度90％的乙醇溶液中同时进行交联和醚化反应，然后再进行氧化，使整个反应周期短，成本低，且产率高，并且以质量浓度85％～90％的乙醇溶液为反应介质，不产生工业废水，工艺过程绿色环保，适于工业化推广应用。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种环保型壁纸胶粉用改性淀粉，由以下方法制备而成，具体操作步骤为：

1)将100份土豆淀粉倒入可以控温的捏合机中；取0.5份环氧氯丙烷、25份氯乙酸加入到40份质量浓度为86％的乙醇溶液中，搅拌混合均匀，得混合溶液；

2)将步骤1)制备的混合溶液加入到步骤1)中盛有土豆淀粉的捏合机中，并不断搅拌，混合均匀，得混合物料；

3)将步骤2)制备的混合物料加热至40℃，缓慢以雾状分散的方式在加热后的混合物料中加入30份质量浓度为20％的氢氧化钠溶液，调节混合物料的pH＝11.20，待氢氧化钠溶液加入完毕后，得反应物料1；

4)取0.3份无水硫酸亚铁和4份质量浓度为27％的双氧水加入反应物料1中，继续搅拌反应45min，得反应物料2；

5)将步骤4)制备的反应物料2输送至滚筒干燥机上进行干燥糊化，滚筒干燥机的蒸汽压力为0.6Mpa，温度135℃，转速为50rpm，然后将干燥糊化后的物料进行粉碎，筛分和密封包装，即得所述的改性淀粉。

本实施例中改性淀粉的反应产率为72％，取代度0.34。

实施例2

一种环保型壁纸胶粉用改性淀粉，由以下方法制备而成，具体操作步骤为：

1)将100份糯米淀粉倒入可以控温的捏合机中；取0.8份三氯氧磷、20份氯乙酸钠加入到35份质量浓度为85％的乙醇溶液中，搅拌混合均匀，得混合溶液；

2)将步骤1)制备的混合溶液加入到步骤1)中盛有糯米淀粉的捏合机中，并不断搅拌，混合均匀，得混合物料；

3)将步骤2)制备的混合物料加热至45℃，缓慢以雾状分散的方式在加热后的混合物料中加入25份质量浓度为22％的氢氧化钠溶液,，调节混合物料的pH值为11.10，待氢氧化钠溶液加入完毕后，得反应物料1；

4)取0.4份硫酸铁和2份质量浓度为25％的双氧水加入反应物料1中，继续搅拌反应30min，得反应物料2；

5)将步骤4)制备的反应物料2输送至滚筒干燥机上进行干燥糊化，滚筒干燥机的蒸汽压力为0.7Mpa，温度120℃，转速为60rpm，然后将干燥糊化后的物料进行粉碎，筛分和密封包装，即得所述的改性淀粉。

本实施例中改性淀粉的反应产率为63，取代度0.29。

实施例3

一种环保型壁纸胶粉用改性淀粉，由以下方法制备而成，具体操作步骤为：

1)将100份玉米淀粉倒入可以控温的捏合机中；取1份三偏磷酸钠、30份氯乙酸加入到45份质量浓度为90％的乙醇溶液中，搅拌混合均匀，得混合溶液；

2)将步骤1)制备的混合溶液加入到步骤1)中盛有玉米淀粉的捏合机中，并不断搅拌，混合均匀，得混合物料；

3)将步骤2)制备的混合物料加热至50℃，缓慢以雾状分散的方式在加热后的混合物料中加入35份质量浓度为25％的氢氧化钠溶液中，调节混合物料的pH值为11.35，待氢氧化钠溶液加入完毕后，得反应物料1；

4)取0.5份硫酸亚钠和5份质量浓度为30％的双氧水加入反应物料1中，继续搅拌反应60min，得反应物料2；

5)将步骤4)制备的反应物料2输送至滚筒干燥机上进行干燥糊化，滚筒干燥机的蒸汽压力为0.6Mpa，温度160℃，转速为70rpm，然后将干燥糊化后的物料进行粉碎，筛分和密封包装，即得所述的改性淀粉。

本实施例中改性淀粉的反应产率为69％，取代度0.34。

对比例

本对比例环保型壁纸胶粉用改性淀粉，由以下方法制备而得，具体操作步骤为：

1)取0.5份无水硫酸亚铁和5份质量浓度为25％的双氧水加入到40份水中，混合均匀，得混合溶液；将100份玉米淀粉倒入可以控温的捏合机中，进行搅拌，将30份质量浓度为25％的氢氧化钠溶液加入捏合机中，调节pH，然后将混合溶液加入捏合机中，混合均匀后加热至50℃，反应30min，得反应溶液1；

2)保持50℃条件下，取1份环氧氯丙烷加入到步骤1)制备的反应溶液1中，反应1.5h，制得反应溶液2；

3)保持50℃条件下，取20份氯乙酸加入到步骤2)制备的反应溶液2中，反应1.5h，抽滤，得固形物，将固形物输送至滚筒干燥机上进行干燥糊化，滚筒干燥机的蒸汽压力为0.6Mpa，转速为70rpm，然后将干燥糊化后的物料进行粉碎，筛分和密封包装，即得所述的改性淀粉。

本对比例中改性淀粉的反应产率为40％，取代度0.24。

试验例

试验方法：分别检测实施例1～3和对比例制备的改性淀粉的水溶性、粘稠度、抗冻性、粘结力；

其中水溶性的检测方法为：取实施例1～3和对比例制备的改性淀粉，分别加入到室温的水中，观察改性淀粉的溶解状态；

粘稠度的检测方法为：取实施例1～3和对比例制备的改性淀粉，采用旋转粘度计，用4～6#转子，6rpm，3％干基，测定改性淀粉的粘稠度；

抗冻性的检测方法：取实施例1～3和对比例制备的改性淀粉，在零下18℃冻融24小时，室温解冻6小时，观察改性淀粉的外观形态；

粘结力的检测方法为：粘结力的检测方法为：根据当前工业生产墙纸胶粉的配方，对实施例1～3和对比例所制备的改性淀粉用于胶粉配制，并进行粘结性的分析测定。测定方法主要是依据胶粘剂T剥离强度试验方法GB/T 2791—1995中的方法。胶粉的粘结力越强，剥离强度就越大。具体方法为：将100克胶粉一次性加入3kg自来水中，搅拌5分钟，让胶粉溶解完全后，加入100克胶浆，混合均与，选取一块壁纸或壁布，用壁纸胶涂抹后进行粘贴，4小时后待胶黏剂自然干燥后，用特定的夹头进行壁纸和被粘物的剥离，开动试验机，使上下夹持器以100±10mm/min的速率分离。试样剥离长度至少要有125mm，记录装置同时绘出剥离负荷曲线。并注意破坏的形式，即粘附破坏、内聚破坏或被粘物破坏。根据试验机的拉伸和剥离强度表观产品的粘结力。平行测定三次，取平均值。

检测结果如下表1所示，

表1

Claims (10)

1.一种环保型壁纸胶粉用改性淀粉，其特征在于，由以下方法制备而成：包括以下操作步骤：

1）将交联剂和醚化试剂加入质量浓度为85%~90%的乙醇溶液中，混合均匀，得混合溶液；

2）将步骤1）制备的混合溶液加入到淀粉中，混合均匀，得混合物料；

3）将步骤2）制备的混合物料加热至40~50℃，再在加热后的混合物料中加入pH调节剂调节混合物料的pH=11.10~11.35，得反应物料1；

4）将催化剂和氧化剂加入到步骤3）制备的反应物料1中，搅拌完全反应，制得反应物料2；

5）将步骤4）制备的反应物料2进行干燥糊化后，即得所述的改性淀粉。

2.如权利要求1所述的环保型壁纸胶粉用改性淀粉，其特征在于，所述pH调节剂为质量浓度为20%~30%的氢氧化钠溶液，所述pH调节剂与淀粉的质量比为25~35：100。

3.如权利要求1或2所述的环保型壁纸胶粉用改性淀粉，其特征在于，步骤3）中所述pH调节剂采用雾状分散的方式加入到加热后的混合物料中。

4.如权利要求1所述的环保型壁纸胶粉用改性淀粉，其特征在于，所述交联剂为环氧氯丙烷、三氯氧磷或三偏磷酸钠，所述交联剂与淀粉的质量比为0.5~1：100。

5.如权利要求1所述的环保型壁纸胶粉用改性淀粉，其特征在于，所述醚化试剂为氯乙酸或氯乙酸钠，所述醚化试剂与淀粉的质量比为20~30：100。

6.如权利要求1所述的环保型壁纸胶粉用改性淀粉，其特征在于，所述催化剂为无水硫酸亚铁或硫酸铁，所述催化剂与淀粉的质量比为0.3~0.5：100。

7.如权利要求1所述的环保型壁纸胶粉用改性淀粉，其特征在于，所述氧化剂为质量浓度为25~30%的双氧水，所述氧化剂与淀粉的质量比为2~5：100。

8.如权利要求1所述的环保型壁纸胶粉用改性淀粉，其特征在于，步骤4）中所述反应的时间为30min~60min。

9.如权利要求1所述的环保型壁纸胶粉用改性淀粉，其特征在于，步骤5）中所述干燥糊化的具体方法为：将反应物料2输送至滚筒干燥机上进行糊化，滚筒干燥机工作条件为蒸汽压力0.6~0.7MPa，温度保持在120~160℃，转速50~70rpm。

10.一种环保型壁纸胶粉用改性淀粉的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

1）将交联剂和醚化试剂加入质量浓度为85%~90%的乙醇溶液中，混合均匀，得混合溶液；

2）将步骤1）制备的混合溶液加入到淀粉中，混合均匀，得混合物料；

3）将步骤2）制备的混合物料加热至40~50℃，再在加热后的混合物料中加入pH调节剂调节混合物料的pH=11.10~11.35，得反应物料1；

4）将催化剂和氧化剂加入到步骤3）制备的反应物料1中，搅拌完全反应，制得反应物料2；

5）将步骤4）制备的反应物料2进行干燥糊化后，即得所述的改性淀粉。