CN108018005A

CN108018005A - 松香增粘的淀粉胶粘剂

Info

Publication number: CN108018005A
Application number: CN201711330190.3A
Authority: CN
Inventors: 王葱芽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2018-05-11

Abstract

本发明属于胶粘剂领域，具体涉及松香增粘的淀粉胶粘剂。所述松香增粘的淀粉胶粘剂由包括以下种类和重量份数的原料制成：淀粉10‑20、松香或松香衍生物5‑8、增塑剂0.5‑1、酯化催化剂3.5‑9.5、酯化催化助剂0.1‑0.5、有机分散剂5‑10、水60‑80，所述酯化催化剂选自二环己基碳二亚胺(DCC)或N,N'‑二异丙基碳二亚胺(DIC)，所述酯化催化助剂是4‑二甲氨基吡啶(DMAP)。本发明所提供的松香增粘的淀粉胶粘剂是一种天然可降解的胶粘剂，符合环保要求。该胶粘剂具有改进的粘结性，增粘剂松香与淀粉主链共价键结合，不会发生迁移，胶层具有良好的耐候性和持久性。本发明进一步提供简便的胶粘剂合成方法，避免引入水溶性盐的操作，降低了胶粘剂的吸湿性。

Description

松香增粘的淀粉胶粘剂

技术领域

本发明属于胶粘剂领域，具体涉及松香增粘的淀粉胶粘剂。

背景技术

随着快递事业的发展，出于商品包装需求，瓦楞纸的用量也急剧攀升。

考虑到日趋严格的环保禁令以及生产升本等问题，目前瓦楞纸生产中越来越多地使用淀粉胶粘剂。相对于高成本的聚氨酯胶粘剂和不可降解的EVA白乳胶而言，淀粉胶粘剂具有粘结强度尚能满足要求、制备工艺简单、原料来源广泛和能够天然降解等诸多优点。但是，所谓粘结强度尚能满足要求，仅是出于最低的标准、保证瓦楞纸不会在短期内因开胶而报废。为了提高淀粉胶粘剂的粘结性能，一般需要向胶粘剂体系中加入增粘剂。

松香是淀粉体系中常用的增粘增塑剂(CN103525885A、CN104312482B)，但是直接向淀粉胶粘剂中加入松香及其衍生物时，松香倾向于从胶粘剂基体中迁移而导致增粘失效，同时使淀粉基体变干、变脆，进一步加剧了粘结失效问题。

对此，尽管现有技术中提出了通过酯化等方式将淀粉和松香“结合为一体”的技术方案，其基本思路不外乎使用酸或者酶催化酯化反应进行。使用酶催化，需要相对温和的反应条件，并且需要对淀粉进行非晶化处理(一般为苛性钠+尿素处理原淀粉，以破坏其结晶)，反应工艺控制困难且效率低；使用酸催化酯化同样需要对淀粉进行非晶化处理，并需要在制备胶粘剂的最后步骤中进行中和处理以调节胶粘剂pH值，避免过酸或过碱的胶粘剂破坏纸浆的木质素纤维、造成瓦楞纸基材变脆易破损。上述操作中，无论是淀粉非晶化、还是中和处理，均不可避免地引入大量水溶性盐，含有这些盐的淀粉胶粘剂应用于瓦楞纸时，导致成品具有不期望的吸湿性，表现为瓦楞纸易吸潮、并在吸潮后强度大幅下降。尽管可以通过使用具有良好强度、耐水性的木浆制作瓦楞纸，但这种方法导致了更大幅度的成本上升，并没有实用意义。

发明内容

为解决现有技术中的技术问题，本发明提供一种改进的松香增粘的淀粉胶粘剂。

具体而言，所述松香增粘的淀粉胶粘剂由包括以下种类和重量份数的原料制成：

所述酯化催化剂选自二环己基碳二亚胺(DCC)或N,N'-二异丙基碳二亚胺(DIC)，所述酯化催化助剂是4-二甲氨基吡啶(DMAP)。

本发明使用DCC/DIC+DMAP的高效酯化体系，能够在较短时间和较温和条件下完成淀粉和松香的酯化过程。对着酯化反应的进行，松香分子不断侵蚀、破坏淀粉晶体，故淀粉原料不需要经过预先的非晶化处理、而可以直接使用，省去了相应工序并避免了水溶性盐的引入。DDC/DIC酯化催化剂在一般的酯化反应中，其最大的弊端在于声称副产物N,N’-二烷基脲，该副产物分离困难，影响了酯化产物的纯度。但是，对于本发明的胶粘剂应用而言，并不需要得到高纯度的酯化物，副产物可以保留在胶粘剂中。另一方面，副产物为中性且水不溶性，不需要在胶粘剂的制备后期进行中和处理、更不会引入易吸水的盐类，从而使本发明的胶粘剂用于低端木浆时，可以使得到的瓦楞纸具有良好的耐水性。

所述淀粉的来源较为广泛，可使用木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、糯米淀粉中的一种或多种。

所述松香部分可以直接使用松香，也可以使用松香的衍生物，具体可以列举氢化松香、歧化松香、聚合松香等。

所述增塑剂选自甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇中的一种或多种。

所述有机分散剂选自二氯甲烷、苯、甲苯、环己烷中的一种或多种的组合。从安全性的角度考虑，优选使用环己烷。

本发明进一步提供所述松香增粘的淀粉胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将淀粉、松香或松香衍生物投入有机分散剂中，在超声条件下分散；

(2)将步骤(1)的混合物降温，加入酯化催化剂和酯化催化助剂，在超声条件下反应1～2.5h；

(3)将步骤(2)的混合物升温，在超声条件下继续反应；

(4)在超声条件下，向步骤(3)的混合物中加入增塑剂和水，使各物料充分混合，即得。

具体而言，所述超声条件是指采用250～800W的功率进行超声处理。

步骤(2)中，首先将步骤(1)的混合物降温至0～5℃，在此低温下加入酯化催化剂以避免反应过于剧烈。随后，步骤(2)的混合物升温至室温，继续反应10～20h。

为了保证反应产物与水混合均匀，在步骤(4)中，分批加入增塑剂和水。

进一步地，所述制备方法还包括：

(5)将步骤(4)的产物加热，使有机分散剂与水共沸蒸出。

本发明的有益效果在于：

1、提供一种松香增粘的淀粉胶粘剂，其是一种天然可降解的胶粘剂，符合环保要求。

2、所述胶粘剂具有改进的粘结性，增粘剂松香与淀粉主链共价键结合，不会发生迁移，胶层具有良好的耐候性和持久性。

3、提供简便的胶粘剂合成方法，避免引入水溶性盐的操作，降低了胶粘剂的吸湿性。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

在2L具有超声搅拌探头和换热管的反应釜中，投入20g玉米淀粉、6g氢化松香和10g二氯甲烷，开启超声，在400W的功率下超声处理20min，使物料充分分散。随后向换热管通入0℃的水，将反应物料温度降低至2℃，再向反应釜中投入4.5g DCC、0.2g DMPA，在此温度下超声反应1.5h；随后停止冷却水的供应，继续超声反应，使体系逐渐升温至室温、并维持在此温度，继续反应15h。然后，将1g甘油和70g水分5次投入反应釜中，超声分散20min，得到松香增粘的淀粉胶粘剂。

实施例2

在2L具有超声搅拌探头和换热管的反应釜中，投入150g红薯淀粉、8g松香和8g二氯甲烷，开启超声，在400W的功率下超声处理28min，使物料充分分散。随后向换热管通入0℃的水，将反应物料温度降低至2℃，再向反应釜中投入6g DIC、0.25g DMPA，在此温度下超声反应2h；随后停止冷却水的供应，继续超声反应，使体系逐渐升温至室温、并维持在此温度，继续反应16h。然后，将0.8g乙二醇和80g水分5次投入反应釜中，超声分散20min，得到松香增粘的淀粉胶粘剂。

对照例1

将玉米淀粉投入15％的氢氧化钠溶液中，搅拌30min后滴加盐酸至中性，随后滴加乙醇使淀粉沉淀，再依次用乙醇、水洗涤，干燥得到预处理淀粉。

在2L具有超声搅拌探头和换热管的反应釜中，投入20g预处理淀粉、6g氢化松香、3g磷酸催化剂，开启超声，在400W的功率下超声反应3h，使酯化反应充分。随后分5次向反应釜中投入0.4g硼砂、0.8g乙二醇和80g水，超声处理20min，得到松香增粘的淀粉胶粘剂。

对照例2

在对照例1的基础上，直接使用玉米淀粉，其他操作与对照例1相同。

将实施例1～2和对照例1～2的松香增粘的淀粉胶粘剂按照8g/㎡的涂胶量制备瓦楞纸，在60℃下干燥24h后，按照《SN/T0262-93瓦楞纸箱生产许可证质量检验细则》，测定粘结强度(记为“干强度”)。

将前述瓦楞纸放置于25℃、50％RH条件下放置72h后，再次按照《SN/T0262-93瓦楞纸箱生产许可证质量检验细则》，测定粘结强度(记为“湿强度”)。

结果列于表1(单位：N/m·楞)。

	干强度	湿强度
			实施例1	683	615
实施例2	679	608
			对比例1	590	354
对比例2	328	118

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.松香增粘的淀粉胶粘剂，其特征在于，由包括以下种类和重量份数的原料制成：

2.根据权利要求1所述的松香增粘的淀粉胶粘剂，其特征在于，所述淀粉选自木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、糯米淀粉中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的松香增粘的淀粉胶粘剂，其特征在于，所述松香衍生物选自氢化松香、歧化松香、聚合松香中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的松香增粘的淀粉胶粘剂，其特征在于，所述增塑剂选自甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的松香增粘的淀粉胶粘剂，其特征在于，所述有机分散剂选自二氯甲烷、苯、甲苯、环己烷中的一种或，优选环己烷。

6.权利要求1～5任一项所述的松香增粘的淀粉胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(3)将步骤(2)的混合物升温，在超声条件下继续反应；

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述超声条件是指采用250～800W的功率进行超声处理。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将步骤(1)的混合物降温至0～5℃。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将步骤(2)的混合物升温至室温，继续反应10～20h。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，分批加入增塑剂和水。