CN106947410B - 一种用于瓦楞纸板生产线低温快干型淀粉胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于瓦楞纸板生产线低温快干型淀粉胶黏剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于瓦楞纸板生产线低温快干型淀粉胶黏剂及其制备方法，该胶黏剂包括如下质量份数的原料：玉米淀粉100份，水400份，次溴酸钠3～3.5份，海藻酸钠凝胶6～8份，硫酸镍溶液0.3～0.5份，氢氧化钠溶液6～8份，磷酸三丁酯1.1～1.3份，催干剂3～5份。本发明的胶黏剂具有固化时间短，黏合强度较好的性质，且制作工艺简单，生产成本较低。

Description

一种用于瓦楞纸板生产线低温快干型淀粉胶黏剂及其制备 方法
技术领域
本发明涉及胶黏剂技术领域，尤其是涉及一种以玉米淀粉为主要原料制得的用于瓦楞纸板的低温快干型胶黏剂。
背景技术
瓦楞纸板和瓦楞纸箱在包装领域以它生产原料来源广泛、对产品的保护性能好、绿色无污染等优点一直在商品的流通过程中起着重要作用，淀粉胶黏剂作为瓦楞纸箱的主要辅助原料之一，也得到了高速的发展与应用。淀粉及其衍生物具有良好的粘结性与成膜性，是优良的天然胶黏剂，因其来源广泛、价格低廉、无毒无味、对环境友好，作为一种绿色环保型产品具有广阔的发展前景，诸多优点使其成为最具有开发潜力的胶黏剂。
现今研究出的适用于瓦楞纸板生产线用的淀粉粘胶剂，在瓦楞纸板的生产过程中，为了使瓦纸和面纸充分贴合，不仅施胶温度为一般57℃～65℃才能达到淀粉胶黏剂的糊化点，极大增加了企业的生产成本，而且生产出的胶黏剂在使用过程中也存在流动性差，稳定性差，干燥速度慢等问题，从而影响其在瓦楞纸板生产过程中的应用。
近年来，各类瓦楞纸板胶黏剂的使用量逐年剧增，为提高经济效益，低温快干型胶黏剂的研发越来越必要，不仅能够减少能源消耗，保护自然生态环境，还能提高生产线的运行速度，提高生产率。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种用于瓦楞纸板生产线低温快干型淀粉胶黏剂及其制备方法。本发明可有效解决高强施胶瓦楞纸粘合不良、耐水性差、稳定性低、干燥速度慢问题，同时本发明黏胶剂的各项性能指标优异，可减少热能消耗，低碳环保，降低产业综合成本。
本发明的技术方案如下：
一种用于瓦楞纸板生产线低温快干型淀粉胶黏剂，所述胶黏剂所含原料及各原料的质量份数为：
所述胶黏剂所含原料及各原料的质量份数为：玉米淀粉100份，水400份，次溴酸钠3.5份，海藻酸钠凝胶7份，硫酸镍溶液0.4份，氢氧化钠溶液8份，磷酸三丁酯1.2份，催干剂4份。
所述催干剂为硅酸铝、硅藻土和丙烯酸羟乙酯三者的混合物，其中硅酸铝、硅藻土和丙烯酸羟乙酯的质量比为2～2.5:1～1.5:3～3.5。
一种所述低温快干型淀粉胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)室温下，将100份玉米淀粉倒入反应釜中，加入400份水进行搅拌，直至形成质地均匀的淀粉乳液；
(2)调节反应釜所在装置的温度为65℃～70℃，向反应釜中加入3～4份氢氧化钠溶液，使淀粉乳液的pH为10～11；
(3)保持反应釜温度为65℃～70℃，向反应釜中加入0.3～0.5份硫酸镍溶液，待充分反应10min后，继续向反应釜中加入3～3.5份次溴酸钠，充分反应1h；
(4)调节反应釜的温度，使温度达到50℃～55℃，再向反应釜中加入剩余3～4份的氢氧化钠溶液，搅拌反应40min，使淀粉充分糊化；
(5)继续调节反应釜的温度为40℃～45℃，向反应釜中加入6～8份海藻酸钠凝胶，继续搅拌30min至淀粉呈透明胶液状，且粘度为20～35s；
(6)再向反应釜中加入3～5份催干剂，搅拌30min后再加入1.1～1.3份磷酸三丁脂，搅拌反应10min，至反应体系变为暗红色半透明胶状，体系将至室温，制得所述低温快干型淀粉胶黏剂。
所述氢氧化钠溶液的质量浓度为12％；所述硫酸镍溶液的质量浓度为10％。
本发明有益的技术效果在于：
(1)本发明所用玉米淀粉具有成本低、安全无污染、颗粒较小，与其它淀粉相比，淀粉颗粒结构紧密，溶胀势低，而且玉米淀粉糊具有较好的抗剪切性，热稳定性。次溴酸钠作为常用的工业氧化剂，目前在淀粉胶黏剂中未有涉及，经研究发现，在一定的温度下，通过加入氧化剂次溴酸钠,在弱碱性条件下,氧化速度快，增强与纸纤维的粘合力的同时保持粘度的稳定性。
(2)加入海藻酸钠凝胶可以提高分子链的交联度和耐水性，海藻酸钠胶体与淀粉糊化过程中渗漏的淀粉可溶性组分间存在着相互作用，两者间可形成氢键，从而提高淀粉与亲水性胶体混合体系的黏度，从而使其与玉米淀粉混合体系的峰值黏度增加，崩解值及终值黏度都显著增加。
(3)本发明采用NaOH溶液作为糊化剂，能够破坏淀粉分子间相互形成的氢键，因而水分子更容易浸入淀粉内部，使其更容易发生溶胀和糊化过程；采用硼砂溶液作为交联剂改变淀粉直链结构及支链结构，能提高粘接力，同时与海藻酸钠胶体协同作用，延长了淀粉胶黏剂的保存时间。
(4)本发明所用催干剂为硅酸铝、硅藻土与丙烯酸羟乙酯三者的混合物，其中硅酸铝、硅藻土、丙烯酸羟乙酯的质量比为2～2.5:1～1.5:3～3.5，丙烯酸羟乙酯含有羟基，羟基能参与淀粉胶黏剂的糊化反应中所产生的氢键结合，从而加速反应的进行，按照上述比例混合，硅酸铝、硅藻土尺寸稳定作为添加剂，混合均匀性好，糊化的淀粉胶黏剂分子不能再占据原来的全部空间，使得相连的链段固定化，能使所制得的胶黏剂性质稳定，因为加快了反应速度，也使其达到了快干的效果；固化后不仅弹性好，且柔韧性能优异，耐腐蚀与耐老化性能好。
(5)本发明制备工艺简单，胶黏剂粘结强度高、渗透性好，特别适用于瓦楞纸板，能够显著增加瓦楞纸板的强度，同时胶黏剂的含水量较低，无需增加相应的烘干机构，在胶黏剂与空气自然接触的过程中即可与瓦楞纸板很好的粘合，本发明的胶黏剂的制备方法能够减少能耗，节约资源，可广泛的应用于瓦楞纸板领域。本发明的制备方法所制得的胶黏剂能够有效解决目前制胶技术对高等瓦楞纸板的粘合强度不高、粘结时间长、不能保障纸箱的原有品质等问题，降低了成本。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
一种用于瓦楞纸板生产线低温快干型淀粉胶黏剂，包括以下质量份数的原料：玉米淀粉100份，水400份，次溴酸钠3.5份，海藻酸钠凝胶7份，硫酸镍溶液(质量浓度为10％)0.4份，氢氧化钠溶液(质量浓度为12％)8份，磷酸三丁酯1.2份，催干剂4份，其中催干剂为硅酸铝、硅藻土和丙烯酸羟乙酯的混合物(质量比为2:1:3)；
所述胶黏剂的制备方法包括如下步骤：
(1)室温下，将100份玉米淀粉倒入反应釜中，加入400份水进行搅拌，直至形成质地均匀的淀粉乳液；
(2)调节反应釜所在装置的温度为65℃，向反应釜中加入4份氢氧化钠溶液，使淀粉乳液的pH为10；
(3)保持反应釜温度为65℃，向反应釜中加入0.4份硫酸镍溶液，待充分反应10min后，继续向反应釜中加入3.5份次溴酸钠，充分反应1h；
(4)调节反应釜的温度，使温度达到50℃，再向反应釜中加入剩余4份的氢氧化钠溶液，搅拌反应40min，使淀粉充分糊化；
(5)继续调节反应釜的温度为40℃，向反应釜中加入7份海藻酸钠凝胶，继续搅拌30min至淀粉呈透明胶液状，且粘度为28s；
(6)再向反应釜中加入4份催干剂，搅拌30min后再加入1.2份磷酸三丁脂，搅拌反应10min，至反应体系变为暗红色半透明胶状，体系将至室温，制得所述低温快干型淀粉胶黏剂。胶黏剂性能测试如表1所示。
实施例2
一种用于瓦楞纸板生产线低温快干型淀粉胶黏剂，包括以下质量份数的原料：玉米淀粉100份，水400份，次溴酸钠3份，海藻酸钠凝胶8份，硫酸镍溶液(质量浓度为10％)0.5份，氢氧化钠溶液(质量浓度为12％)8份，磷酸三丁酯1.3份，催干剂5份，其中催干剂为硅酸铝、硅藻土和丙烯酸羟乙酯的混合物(质量比为2:1.5:3)；
所述胶黏剂的制备方法包括如下步骤：
(1)室温下，将100份玉米淀粉倒入反应釜中，加入400份水进行搅拌，直至形成质地均匀的淀粉乳液；
(2)调节反应釜所在装置的温度为65℃，向反应釜中加入4份氢氧化钠溶液，使淀粉乳液的pH为10；
(3)保持反应釜温度为65℃，向反应釜中加入0.5份硫酸镍溶液，待充分反应10min后，继续向反应釜中加入3份次溴酸钠，充分反应1h；
(4)调节反应釜的温度，使温度达到50℃，再向反应釜中加入剩余4份的氢氧化钠溶液，搅拌反应40min，使淀粉充分糊化；
(5)继续调节反应釜的温度为40℃，向反应釜中加入8份海藻酸钠凝胶，继续搅拌30min至淀粉呈透明胶液状，且粘度为28s；
(6)再向反应釜中加入5份催干剂，搅拌30min后再加入1.3份磷酸三丁脂，搅拌反应10min，至反应体系变为暗红色半透明胶状，体系将至室温，制得所述低温快干型淀粉胶黏剂。胶黏剂性能测试如表1所示。
实施例3
一种用于瓦楞纸板生产线低温快干型淀粉胶黏剂，包括以下质量份数的原料：玉米淀粉100份，水400份，次溴酸钠3.5份，海藻酸钠凝胶7份，硫酸镍溶液(质量浓度为10％)0.5份，氢氧化钠溶液(质量浓度为12％)6份，磷酸三丁酯1.3份，催干剂3份，其中催干剂为硅酸铝、硅藻土和丙烯酸羟乙酯的混合物(质量比为2.5:1.5:3)；
所述胶黏剂的制备方法包括如下步骤：
(1)室温下，将100份玉米淀粉倒入反应釜中，加入400份水进行搅拌，直至形成质地均匀的淀粉乳液；
(2)调节反应釜所在装置的温度为70℃，向反应釜中加入3份氢氧化钠溶液，使淀粉乳液的pH为10；
(3)保持反应釜温度为70℃，向反应釜中加入0.5份硫酸镍溶液，待充分反应10min后，继续向反应釜中加入3.5份次溴酸钠，充分反应1h；
(4)调节反应釜的温度，使温度达到55℃，再向反应釜中加入剩余3份的氢氧化钠溶液，搅拌反应40min，使淀粉充分糊化；
(5)继续调节反应釜的温度为45℃，向反应釜中加入8份海藻酸钠凝胶，继续搅拌30min至淀粉呈透明胶液状，且粘度为25s；
(6)再向反应釜中加入3份催干剂，搅拌30min后再加入1.3份磷酸三丁脂，搅拌反应10min，至反应体系变为暗红色半透明胶状，体系将至室温，制得所述低温快干型淀粉胶黏剂。胶黏剂性能测试如表1所示。
测试例：
切取尺寸为100mm*100mm两层瓦楞纸板，通过涂胶装置将胶液均匀地涂在楞峰上，然后在160℃和0.4Mpa压力下与面纸贴合，将黏合后的纸板置于室温下自然干燥，然后将其裁剪成50mm*25mm验样品，分散放置在恒温恒湿的室内24h即得瓦楞纸板测试样品。
表1
注：(1)固化时间的测定：称取0.5g-2g的胶黏剂试样，并放在加热板上，加热板的温度恒温120℃并用玻璃棒不断搅拌，胶黏剂变为不溶的状态所需的时间(三次取平均值)。
(2)胶黏剂黏度测定，涂-4计和秒表进行检测，最佳上机粘度30-40s；
(3)黏合强度的测定按照GB/T6548-1998《瓦楞纸板粘合强度测定法》。
由表1数据可以看出本发明胶黏剂比现有市售产品的固化时间明显缩短，同时对瓦楞纸的黏合强度较好，具有很好的市场应用价值。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，本领域的技术人员应当理解，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术域，均在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于瓦楞纸板生产线低温快干型淀粉胶黏剂，其特征在于所述胶黏剂所含原料及各原料的质量份数为：
所述催干剂为硅酸铝、硅藻土和丙烯酸羟乙酯三者的混合物，其中硅酸铝、硅藻土和丙烯酸羟乙酯的质量比为2～2.5:1～1.5:3～3.5。
2.根据权利要求1所述的低温快干型淀粉胶黏剂，其特征在于所述胶黏剂所含原料及各原料的质量份数为：玉米淀粉100份，水400份，次溴酸钠3.5份，海藻酸钠凝胶7份，硫酸镍溶液0.4份，氢氧化钠溶液8份，磷酸三丁酯1.2份，催干剂4份；
所述催干剂为硅酸铝、硅藻土和丙烯酸羟乙酯三者的混合物，其中硅酸铝、硅藻土和丙烯酸羟乙酯的质量比为2～2.5:1～1.5:3～3.5。
3.一种权利要求1所述低温快干型淀粉胶黏剂的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
(1)室温下，将100份玉米淀粉倒入反应釜中，加入400份水进行搅拌，直至形成质地均匀的淀粉乳液；
(2)调节反应釜所在装置的温度为65℃～70℃，向反应釜中加入3～4份氢氧化钠溶液，使淀粉乳液的pH为10～11；
(3)保持反应釜温度为65℃～70℃，向反应釜中加入0.3～0.5份硫酸镍溶液，待充分反应10min后，继续向反应釜中加入3～3.5份次溴酸钠，充分反应1h；
(4)调节反应釜的温度，使温度达到50℃～55℃，再向反应釜中加入剩余3～4份的氢氧化钠溶液，搅拌反应40min，使淀粉充分糊化；
(5)继续调节反应釜的温度为40℃～45℃，向反应釜中加入6～8份海藻酸钠凝胶，继续搅拌30min至淀粉呈透明胶液状，且粘度为20～35s；
(6)再向反应釜中加入3～5份催干剂，搅拌30min后再加入1.1～1.3份磷酸三丁酯 ，搅拌反应10min，至反应体系变为暗红色半透明胶状，体系降至 室温，制得所述低温快干型淀粉胶黏剂。
4.根据权利要求1或2所述的低温快干型淀粉胶黏剂，其特征在于所述氢氧化钠溶液的质量浓度为12％；所述硫酸镍溶液的质量浓度为10％。
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