CN107286866A - 一种包装纸箱用淀粉粘合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包装纸箱用淀粉粘合剂，涉及包装技术领域，包括（1）制备淀粉液；（2）活化处理；（3）添加填料：向淀粉浆液中添加淀粉质量2.4‑2.6%的纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末，以2500r/min转速搅拌1小时，得到淀粉混合浆液；（4）交联反应；（5）稳定处理；本发明制备的均匀稳定，不分层。

Description

一种包装纸箱用淀粉粘合剂
技术领域
本发明属于包装技术领域，具体涉及一种包装纸箱用淀粉粘合剂。
背景技术
胶接（粘合、粘接、胶结、胶粘）是指同质或异质物体表面用粘合剂连接在一起的技术，具有应力分布连续，重量轻，或密封，多数工艺温度低等特点。胶接特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶接近代发展最快，应用行业极广。粘合剂的分类方法很多，按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等；按应用对象分为结构型、非构型或特种胶；接形态可分为水溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等；在包装箱的生产加工过程中，需要使用粘合剂将各个纸板粘结起来，从而构成包装纸箱，现有的淀粉基粘结剂耐水性差，粘结强度较低，在包装纸箱的应用需求无法得到满足。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种包装纸箱用淀粉粘合剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种包装纸箱用淀粉粘合剂，由以下步骤制成：
（1）制备淀粉液：向加热搅拌反应釜中加入120重量份的植物淀粉和350-420重量份的去离子水高速搅拌30-40min，然后加入1-3重量份的聚乙烯醇，搅拌均匀后，然后加热至80-90℃，保温2小时，得到淀粉液；
（2）活化处理：向淀粉液中加入淀粉质量1.2-1.5%的硫酸铝钾，添加到高速搅拌机中在2000r/min转速下搅拌1-1.5小时，然后采用质氨水将淀粉液的pH调节至8.8-9.0，加热至80℃，以350r/min转速搅拌30min后，采用350W超声波处理4-6min，再添加淀粉液质量0.12%的过硫酸铵，搅拌均匀后，在55℃下保温20min，得到淀粉浆液；
（3）添加填料：向淀粉浆液中添加淀粉质量2.4-2.6%的纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末，以2500r/min转速搅拌1小时，得到淀粉混合浆液；
（4）交联反应：向淀粉混合浆液中加入1-2重量份的硫酸亚铁，加热至40℃，在200r/min转速下搅拌10-15min；
（5）稳定处理：向步骤（4）中交联后的淀粉混合浆液中加入6-10重量份的聚乙烯醇，以1500r/min转速搅拌30-35min，然后再以300r/min转速搅拌2小时，即得。
进一步的，所述步骤（1）中植物淀粉由大豆淀粉、栗子淀粉按10:1-2质量比例混合而成。
进一步的，所述步骤（1）中高速搅拌，搅拌速度为1800r/min。
进一步的，所述步骤（2）中氨水为含氨12-15%的水溶液。
进一步的，所述步骤（3）中纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末制备方法为：向浓度为3.6mol/L的硅酸钠溶液中，滴加1.5mol/L浓度的盐酸，控制反应体系的pH值为5.5-6.5、反应温度60-70℃，反应30min，静置2小时，得到白色的硅酸溶胶，添加其质量3倍的水混合、球磨30分钟，然后进行干燥，然后在120℃条件下保温30min，在加热至420℃进行热分解，即得到白色纳米二氧化硅粉末；将40g的上述白色纳米二氧化硅粉末加入到15ml冰醋酸与35ml水及150ml无水乙醇的混合溶液中，充分混合，得到纳米二氧化硅与冰醋酸、水及无水乙醇的混合物，再将10ml钛酸丁酯与20ml无水乙醇混合液滴加到上述纳米二氧化硅与冰醋酸、水及无水乙醇的混合物中，静置2小时，在60℃条件下干燥1小时，球磨40min，得到白色钛酸凝胶包覆二氧化硅粉末；将白色钛酸凝胶包覆纳米二氧化硅置于程序控温炉中，以每分钟2℃的升温速率升温至250℃，恒温10小时，热分解，得到纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅粉复合粉末。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明制备的均匀稳定，不分层，通过对活化处理步骤，能够显著的提高粘合剂的稳定性，久置不分层，通过对淀粉的处理，能够提高淀粉的醚化取代度和羧基含量，使得制成的粘合剂粘度较高，稳定性得到极大的改善，同时抗相分离强，耐老化，久置不与水分离，成膜后，膜强度高，有韧性，较难溶于水，耐水性得到显著的改善，通过添加本发明制备纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末不仅能够提高本发明制备的粘合剂的粘度，同时还能够与淀粉分子相结合，通过纳米二氧化钛对纳米二氧化硅的包覆作用，能够使得淀粉分子更加倾向于结合纳米二氧化钛，其结合力得到显著的提高，形成稳固的网络结构，从而能够明显的提高制成的粘合剂的粘结强度，通过在步骤（1）中添加少量的聚乙烯醇，能够对淀粉分子进行一定程度的接枝，使得淀粉液具有较高的接枝率和良好的常温固化效果。
具体实施方式
实施例1
一种包装纸箱用淀粉粘合剂，由以下步骤制成：
（1）制备淀粉液：向加热搅拌反应釜中加入120重量份的植物淀粉和350重量份的去离子水高速搅拌30min，然后加入1重量份的聚乙烯醇，搅拌均匀后，然后加热至80℃，保温2小时，得到淀粉液；
（2）活化处理：向淀粉液中加入淀粉质量1.2%的硫酸铝钾，添加到高速搅拌机中在2000r/min转速下搅拌1小时，然后采用质氨水将淀粉液的pH调节至8.8，加热至80℃，以350r/min转速搅拌30min后，采用350W超声波处理4min，再添加淀粉液质量0.12%的过硫酸铵，搅拌均匀后，在55℃下保温20min，得到淀粉浆液；
（3）添加填料：向淀粉浆液中添加淀粉质量2.4%的纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末，以2500r/min转速搅拌1小时，得到淀粉混合浆液；
（4）交联反应：向淀粉混合浆液中加入1重量份的硫酸亚铁，加热至40℃，在200r/min转速下搅拌10min；
（5）稳定处理：向步骤（4）中交联后的淀粉混合浆液中加入6重量份的聚乙烯醇，以1500r/min转速搅拌30min，然后再以300r/min转速搅拌2小时，即得。
进一步的，所述步骤（1）中植物淀粉由大豆淀粉、栗子淀粉按10:1质量比例混合而成。
进一步的，所述步骤（1）中高速搅拌，搅拌速度为1800r/min。
进一步的，所述步骤（2）中氨水为含氨12%的水溶液。
进一步的，所述步骤（3）中纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末制备方法为：向浓度为3.6mol/L的硅酸钠溶液中，滴加1.5mol/L浓度的盐酸，控制反应体系的pH值为5.5、反应温度60℃，反应30min，静置2小时，得到白色的硅酸溶胶，添加其质量3倍的水混合、球磨30分钟，然后进行干燥，然后在120℃条件下保温30min，在加热至420℃进行热分解，即得到白色纳米二氧化硅粉末；将40g的上述白色纳米二氧化硅粉末加入到15ml冰醋酸与35ml水及150ml无水乙醇的混合溶液中，充分混合，得到纳米二氧化硅与冰醋酸、水及无水乙醇的混合物，再将10ml钛酸丁酯与20ml无水乙醇混合液滴加到上述纳米二氧化硅与冰醋酸、水及无水乙醇的混合物中，静置2小时，在60℃条件下干燥1小时，球磨40min，得到白色钛酸凝胶包覆二氧化硅粉末；将白色钛酸凝胶包覆纳米二氧化硅置于程序控温炉中，以每分钟2℃的升温速率升温至250℃，恒温10小时，热分解，得到纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅粉复合粉末。
实施例2
一种包装纸箱用淀粉粘合剂，由以下步骤制成：
（1）制备淀粉液：向加热搅拌反应釜中加入120重量份的植物淀粉和420重量份的去离子水高速搅拌40min，然后加入3重量份的聚乙烯醇，搅拌均匀后，然后加热至90℃，保温2小时，得到淀粉液；
（2）活化处理：向淀粉液中加入淀粉质量1.5%的硫酸铝钾，添加到高速搅拌机中在2000r/min转速下搅拌1.5小时，然后采用质氨水将淀粉液的pH调节至9.0，加热至80℃，以350r/min转速搅拌30min后，采用350W超声波处理6min，再添加淀粉液质量0.12%的过硫酸铵，搅拌均匀后，在55℃下保温20min，得到淀粉浆液；
（3）添加填料：向淀粉浆液中添加淀粉质量2.6%的纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末，以2500r/min转速搅拌1小时，得到淀粉混合浆液；
（4）交联反应：向淀粉混合浆液中加入2重量份的硫酸亚铁，加热至40℃，在200r/min转速下搅拌15min；
（5）稳定处理：向步骤（4）中交联后的淀粉混合浆液中加入10重量份的聚乙烯醇，以1500r/min转速搅拌35min，然后再以300r/min转速搅拌2小时，即得。
进一步的，所述步骤（1）中植物淀粉由大豆淀粉、栗子淀粉按10: 2质量比例混合而成。
进一步的，所述步骤（1）中高速搅拌，搅拌速度为1800r/min。
进一步的，所述步骤（2）中氨水为含氨15%的水溶液。
进一步的，所述步骤（3）中纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末制备方法为：向浓度为3.6mol/L的硅酸钠溶液中，滴加1.5mol/L浓度的盐酸，控制反应体系的pH值为6.5、反应温度70℃，反应30min，静置2小时，得到白色的硅酸溶胶，添加其质量3倍的水混合、球磨30分钟，然后进行干燥，然后在120℃条件下保温30min，在加热至420℃进行热分解，即得到白色纳米二氧化硅粉末；将40g的上述白色纳米二氧化硅粉末加入到15ml冰醋酸与35ml水及150ml无水乙醇的混合溶液中，充分混合，得到纳米二氧化硅与冰醋酸、水及无水乙醇的混合物，再将10ml钛酸丁酯与20ml无水乙醇混合液滴加到上述纳米二氧化硅与冰醋酸、水及无水乙醇的混合物中，静置2小时，在60℃条件下干燥1小时，球磨40min，得到白色钛酸凝胶包覆二氧化硅粉末；将白色钛酸凝胶包覆纳米二氧化硅置于程序控温炉中，以每分钟2℃的升温速率升温至250℃，恒温10小时，热分解，得到纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅粉复合粉末。
实施例3
一种包装纸箱用淀粉粘合剂，由以下步骤制成：
（1）制备淀粉液：向加热搅拌反应釜中加入120重量份的植物淀粉和390重量份的去离子水高速搅拌35min，然后加入1-3重量份的聚乙烯醇，搅拌均匀后，然后加热至85℃，保温2小时，得到淀粉液；
（2）活化处理：向淀粉液中加入淀粉质量1.4%的硫酸铝钾，添加到高速搅拌机中在2000r/min转速下搅拌1.2小时，然后采用质氨水将淀粉液的pH调节至8.9，加热至80℃，以350r/min转速搅拌30min后，采用350W超声波处理5min，再添加淀粉液质量0.12%的过硫酸铵，搅拌均匀后，在55℃下保温20min，得到淀粉浆液；
（3）添加填料：向淀粉浆液中添加淀粉质量2.5%的纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末，以2500r/min转速搅拌1小时，得到淀粉混合浆液；
（4）交联反应：向淀粉混合浆液中加入1-2重量份的硫酸亚铁，加热至40℃，在200r/min转速下搅拌12min；
（5）稳定处理：向步骤（4）中交联后的淀粉混合浆液中加入8重量份的聚乙烯醇，以1500r/min转速搅拌32min，然后再以300r/min转速搅拌2小时，即得。
进一步的，所述步骤（1）中植物淀粉由大豆淀粉、栗子淀粉按10:1.5质量比例混合而成。
进一步的，所述步骤（1）中高速搅拌，搅拌速度为1800r/min。
进一步的，所述步骤（2）中氨水为含氨14%的水溶液。
进一步的，所述步骤（3）中纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末制备方法为：向浓度为3.6mol/L的硅酸钠溶液中，滴加1.5mol/L浓度的盐酸，控制反应体系的pH值为5.8、反应温度65℃，反应30min，静置2小时，得到白色的硅酸溶胶，添加其质量3倍的水混合、球磨30分钟，然后进行干燥，然后在120℃条件下保温30min，在加热至420℃进行热分解，即得到白色纳米二氧化硅粉末；将40g的上述白色纳米二氧化硅粉末加入到15ml冰醋酸与35ml水及150ml无水乙醇的混合溶液中，充分混合，得到纳米二氧化硅与冰醋酸、水及无水乙醇的混合物，再将10ml钛酸丁酯与20ml无水乙醇混合液滴加到上述纳米二氧化硅与冰醋酸、水及无水乙醇的混合物中，静置2小时，在60℃条件下干燥1小时，球磨40min，得到白色钛酸凝胶包覆二氧化硅粉末；将白色钛酸凝胶包覆纳米二氧化硅置于程序控温炉中，以每分钟2℃的升温速率升温至250℃，恒温10小时，热分解，得到纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅粉复合粉末。
对比例1：与实施例1区别仅在于步骤（1）中不添加聚乙烯醇。
对比例2：与实施例1区别仅在于不经过步骤（2）活化处理。
对比例3：与实施例1区别仅在于步骤（3）中纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末替换为等量的纳米二氧化硅。
对比例4：与实施例1区别仅在于步骤（5）中不添加聚乙烯醇。
试验
根据GB/T 27934.3-2011标准检测实施例与对比例制备的粘合剂的性能：
表1
容器中状态 施工性 干燥时间（表干）h 耐水性（48h） 粘结强度MPa
实施例1 无结块、均匀 刮涂无障碍 0.63 无异常 0.751
实施例2 无结块、均匀 刮涂无障碍 0.60 无异常 0.756
实施例3 无结块、均匀 刮涂无障碍 0.65 无异常 0.753
对比例1 少量结块、均匀 刮涂有障碍 1.03 无异常 0.632
对比例2 少量结块、较均匀 刮涂有障碍 1.81 部分溶化 0.528
对比例3 少量结块、较均匀 刮涂无障碍 0.72 部分溶化 0.601
对比例4 无结块、均匀 刮涂无障碍 0.95 无异常 0.726
由表1可以看出，不经过本发明中的活化处理，干燥时间延长，粘结强度明显下降，可见，本发明中对淀粉的活化处理能够显著提高粘合剂的性能，单纯添加纳米二氧化硅无法替代纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末的作用效果，干燥时间延长，粘结强度显著降低。

Claims (5)

1.一种包装纸箱用淀粉粘合剂，其特征在于，由以下步骤制成：
（1）制备淀粉液：向加热搅拌反应釜中加入120重量份的植物淀粉和350-420重量份的去离子水高速搅拌30-40min，然后加入1-3重量份的聚乙烯醇，搅拌均匀后，然后加热至80-90℃，保温2小时，得到淀粉液；
（2）活化处理：向淀粉液中加入淀粉质量1.2-1.5%的硫酸铝钾，添加到高速搅拌机中在2000r/min转速下搅拌1-1.5小时，然后采用质氨水将淀粉液的pH调节至8.8-9.0，加热至80℃，以350r/min转速搅拌30min后，采用350W超声波处理4-6min，再添加淀粉液质量0.12%的过硫酸铵，搅拌均匀后，在55℃下保温20min，得到淀粉浆液；
（3）添加填料：向淀粉浆液中添加淀粉质量2.4-2.6%的纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末，以2500r/min转速搅拌1小时，得到淀粉混合浆液；
（4）交联反应：向淀粉混合浆液中加入1-2重量份的硫酸亚铁，加热至40℃，在200r/min转速下搅拌10-15min；
（5）稳定处理：向步骤（4）中交联后的淀粉混合浆液中加入6-10重量份的聚乙烯醇，以1500r/min转速搅拌30-35min，然后再以300r/min转速搅拌2小时，即得。
2.根据权利要求1所述的一种包装纸箱用淀粉粘合剂，其特征在于，所述步骤（1）中植物淀粉由大豆淀粉、栗子淀粉按10:1-2质量比例混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种包装纸箱用淀粉粘合剂，其特征在于，所述步骤（1）中高速搅拌，搅拌速度为1800r/min。
4.根据权利要求1所述的一种包装纸箱用淀粉粘合剂，其特征在于，所述步骤（2）中氨水为含氨12-15%的水溶液。
5.根据权利要求1所述的一种包装纸箱用淀粉粘合剂，其特征在于，所述步骤（3）中纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅复合粉末制备方法为：向浓度为3.6mol/L的硅酸钠溶液中，滴加1.5mol/L浓度的盐酸，控制反应体系的pH值为5.5-6.5、反应温度60-70℃，反应30min，静置2小时，得到白色的硅酸溶胶，添加其质量3倍的水混合、球磨30分钟，然后进行干燥，然后在120℃条件下保温30min，在加热至420℃进行热分解，即得到白色纳米二氧化硅粉末；将40g的上述白色纳米二氧化硅粉末加入到15ml冰醋酸与35ml水及150ml无水乙醇的混合溶液中，充分混合，得到纳米二氧化硅与冰醋酸、水及无水乙醇的混合物，再将10ml钛酸丁酯与20ml无水乙醇混合液滴加到上述纳米二氧化硅与冰醋酸、水及无水乙醇的混合物中，静置2小时，在60℃条件下干燥1小时，球磨40min，得到白色钛酸凝胶包覆二氧化硅粉末；将白色钛酸凝胶包覆纳米二氧化硅置于程序控温炉中，以每分钟2℃的升温速率升温至250℃，恒温10小时，热分解，得到纳米二氧化钛包覆纳米二氧化硅粉复合粉末。
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