CN108329866B - 一种瓦楞纸用淀粉粘合剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于变性淀粉加工技术领域，具体地说是一种瓦楞纸用淀粉粘合剂及其制备方法。其原料各组成成分及其重量份数比为：木薯淀粉100~150份、5%NaOH40~50份、聚烯烃树脂60~80份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物60~80份、三偏磷酸钠15~20份、过硫酸钾18~20份、硅藻土20~30份、轻质碳酸钙5~6份、聚乙烯醇3~5份、二月桂酸二丁基锡4~5份、仲烷基磺酸钠5~6份、十六烷基三甲基氯化铵6~8份、聚六亚甲基胍8~10份、甘草酸二甲8~12份、氧化剂20~40份。本发明制备得到的淀粉粘合剂能够有效改善纸和纸板的各项性能。

Description

一种瓦楞纸用淀粉粘合剂及其制备方法

技术领域

本发明属于变性淀粉加工技术领域，具体地说是一种瓦楞纸用淀粉粘合剂及其制备方法。

背景技术

瓦楞纸板是各类瓦楞纸箱的基材，由箱板纸和瓦楞芯纸粘合而成的板状物。瓦楞纸具有质量轻、抗压、耐戳穿、抗撕裂、易加工成型等优点，瓦楞纸的使用范围越来越广。在制造瓦楞纸时需要采用粘合剂来粘合瓦楞介质和纸面，采用的粘合剂通常有水玻璃、淀粉粘合剂、合成高分子粘合剂以及它们的混合物等。

纸制品特别是瓦楞纸箱生产，几十年来多使用泡花碱。由于它碱性大，易吸潮，常返碱泛白引起纸品变形、剥落，甚至腐蚀商品，造成变质报废等巨大经济损失。因此，国外从50年代就开始用淀粉粘合剂取代泡花碱，国内也于70年代末开始研究淀粉粘合剂，80年代逐渐推广应用于纸品生产。淀粉粘合剂与泡花碱相比，淀粉粘合剂粘结强度大、无腐蚀、无污染、韧性好、重量轻。

瓦楞纸在生产过程中使用淀粉粘合剂，会因为淀粉粘合剂含水量较高，在生产过程中会使瓦楞纸含水率普遍较高，导致干燥速度慢，又由于在干燥过程中水分容易向纸内渗透，使初粘力降低，由此可能会使纸箱初始含水量高，导致跑边、塌陷等现象，给瓦楞纸的生产带来一定的困难，同时淀粉粘合剂在使用时也受到了限制。

发明内容

本发明提供一种瓦楞纸淀粉粘合剂及制备方法，制备得到的粘合剂粘合性强、渗透快，方便运输，耐保藏，能够有效增强瓦楞纸的韧性和强度，缩短瓦楞纸的干燥时间，不易使瓦楞纸变型、吸潮。

本发明的方案是通过这样实现的：木薯淀粉100~150份、5%NaOH40~50份、聚烯烃树脂60~80份、乙烯-醋酸乙烯共聚物60~80份、三偏磷酸钠15~20份、过硫酸钾18~20份、硅藻土20~30份、聚乙烯醇3~5份、二月桂酸二丁基锡4~5份、仲烷基磺酸钠5~6份、十六烷基三甲基氯化铵6~8份、聚六亚甲基胍8~10份、甘草酸二甲8~12份、氧化剂20~40份。

作为本发明的进一步改进，所述的氧化剂为次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾中的一种或者一种以上的组合物。

作为本发明的进一步改进，所述的消泡剂为磷酸三丁脂。

一种制备瓦楞纸用淀粉粘合剂的生产方法，制备方法步骤包括：

(1)原淀粉变性：取原淀粉100~150份，加入5%NaOH充分润湿后采用⁶⁰Coγ-射线进行辐照处理，福照剂量为12~18KGY，辐照温度为30~50℃，辐照时间为30~60min；

(2)机械化学法制备变性淀粉复合材料：取经过辐照后的变性淀粉加入到螺杆研磨机，然后加入氧化剂20~40份、聚烯烃树脂60~80份、乙烯-醋酸乙烯共聚物60~80份、三偏磷酸钠15~20份、过硫酸钾18~20份、硅藻土20~30份、轻质碳酸钙5~6份、聚乙烯醇3~5份、二月桂酸二丁基锡4~5份、仲烷基磺酸钠5~6份、十六烷基三甲基氯化铵6~8份、聚六亚甲基胍8~10份、甘草酸二甲8~12份、调节研磨的功率为1.8~2.4KW，研磨时间为30~90min，即得到变性淀粉复合材料；

(3)将制备得到的变性淀粉复合材料加水洗涤，烘干，粉碎，过筛后即得产品。

本发明实现的技术原理是：首先利用氢氧化钠和⁶⁰Coγ-射线对原淀粉进行变性处理，氢氧化钠可以破坏淀粉分子的氢键作用，减弱淀粉分子间作用，能够使淀粉更容易溶胀糊化，增强淀粉分子与其他试剂的相互作用，从而使淀粉粘合剂有粘合性能。⁶⁰Coγ-射线辐照会使淀粉大分子裂解，聚合度下降，粘度降低，糊化时使淀粉颗粒容易溶胀破裂，在氢氧化钠和⁶⁰Coγ-射线辐协同作用下，能够有效促进淀粉分子的糊化，降低淀粉分子的粘度和初始糊化温度。采用机械化学法对变性淀粉进行复合，采用的机器为螺杆研磨机。螺杆研磨机与球磨机相比，螺杆研磨机对物料产生物料产生轴向分力、径向分力以及研磨腔内壁对物料产生的摩擦阻力，能够使物料与物料以及物料与机器内壁充分产生碰撞、挤压、剪切、摩擦，能够使物料充分接触反应，反应充分。螺杆研磨机直接将机械力通过挤压、剪切作用传递到原料粉体上，大大提高了机械能转换的效率，同时螺杆研磨机的机械力作用较长，粉体处于高能活化的时间大大被延长，有利于反应的进行。

在研磨过程中可以同时发生多种反应。氧化剂可以使变性淀粉中的羟甲基氧化成醛基、羧基，增大变性淀粉的亲和性，从而增强了变性淀粉渗透性和粘结能力以及使变性淀粉性质更稳定，有利于变性淀粉与物料进行反应。加入的三聚磷酸钠可以促进乙烯-醋酸乙烯共聚物与变性淀粉发生酯化反应，能够使粉粘合剂具有较高的抗老化性，有利于淀粉粘合剂的保存。乙烯-醋酸乙烯共聚物能够增强淀粉粘合剂与纸纤维的粘结性，在纸层间形成良好成膜以此来提高提高纸层间的粘结强度，提高瓦楞纸的抗冲击性、韧性，还能够有效防止瓦楞纸开裂、变型。过硫酸钾可以引发变性淀粉产生更多的自由基活性位点，有利于聚丙烯树脂与变性淀粉发生接枝反应，接枝后直链淀粉含量降低，可以降低淀粉糊化的温度，接枝后聚合物乳液颗粒粒径变小，使用时能够使淀粉粘合剂在纸层间更容易形成膜，增强淀粉粘合剂的强度，减少瓦楞纸毛掉粉脱落的现象。乙烯-醋酸乙烯共聚物能够有效提高聚合物在成膜后的柔韧性和延展性，从而增强瓦楞纸的韧性和强度，使瓦楞纸不易掉毛掉粉。加入的硅藻土、轻质碳酸钙可以进入淀粉复合材料的孔隙中，缩短可以使纸制品的强度达到最大值。聚乙烯醇可以降低淀粉分子之间的作用力，增强胶膜的韧性，使淀粉粘合剂在干燥时不易变脆。仲烷基磺酸钠、十六烷基三甲基氯化铵可以快速促进淀粉粘合剂渗透进入纸制品中，提高粘合速度；此外十六烷基三甲基氯化铵可以提高纸制品的抗静电能力、抗菌防霉能力。聚六亚甲基胍具有杀菌广谱，使用量少，杀菌效果好，作用速度快的优点，与十六烷基三甲基氯化铵协同作用能够有效提高淀粉粘合剂的贮存稳定性。甘草酸二甲也具有抑菌作用，还能够除去纸制品产生的臭味物质，减少臭味物质给环境和人带来的不良影响。

本发明实现的技术效果：

1.本发明得到的淀粉粘合剂粘合性能好，易上胶，稳定性好，方便运输，耐贮存。

2.本发明制备得到的淀粉粘合剂粘合强度高，使用量少，能够提高瓦楞纸的性能，使用后纸板不易变形，不易返潮软化，同时用于瓦楞纸的生产过程中能够有效缩短瓦楞纸的干燥时间，提高生产效率。

3.在制备变性淀粉复合材料的过程中采用一次投料可以发生多种反应使变性淀粉的氧化、酯化和复配等反应一起发生，能够简化工艺步骤，采用螺杆研磨机能够使反应物料充分接触，反应达到充分，有效提高生产效率。

4.本发明制备得到的淀粉粘合剂密度为1356~1401kg/m³，黏度为85.3~86.4Pa.s，初粘力(10min内粘附率/%)为99.6~99.8%，贮存期为183~186d，淀粉粘合剂性能好，贮存期长。

5.将本发明实施例制备得到的淀粉粘合剂应用于瓦楞纸板的生产中，淀粉粘结剂对瓦楞纸板的性能有所改善，其中瓦楞纸板的压缩强度为8569~8754N，耐破强度为1.5~1.8MPa，戳穿强度为2364~2485N/cm，瓦楞纸表面干燥时间为0.31~0.42h。

具体实施方式

以下结合实施例描述本发明一种瓦楞纸淀粉粘合剂及其制备方法，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。

实施例1

木薯淀粉变性：取木薯淀粉140份，加入5%NaOH充分润湿后采用⁶⁰Coγ-射线进行辐照处理后即得到变性淀粉，设定辐照剂量为16KGY，辐照温度为35℃，辐照时间为60min；

机械化学法制备变性淀粉复合材料：取经过辐照后的变性淀粉加入到螺杆研磨机，然后加入氧化剂40份、聚烯烃树脂75份、乙烯-醋酸乙烯共聚物70份、三偏磷酸钠18份、过硫酸钾20份、硅藻土28份、轻质碳酸钙5.8份、聚乙烯醇3.5份、二月桂酸二丁基锡5份、仲烷基磺酸钠6份、十六烷基三甲基氯化铵6.5份、聚六亚甲基胍9.5份、甘草酸二甲10份、调节研磨的功率为2.0KW，研磨时间为45min，即得到变性淀粉复合材料；

将制备得到的变性淀粉复合材料加水洗涤，烘干，粉碎，过筛后即得产品。

实施例2

木薯淀粉变性：取木薯淀粉110份，加入5%NaOH充分润湿后采用⁶⁰Coγ-射线进行辐照处理后即得到变性淀粉，设定辐照剂量为15KGY，辐照温度为30℃，辐照时间为45min；

机械化学法制备变性淀粉复合材料：取经过辐照后的变性淀粉加入到螺杆研磨机，然后加入氧化剂20份、聚烯烃树脂80份、乙烯-醋酸乙烯共聚物65份、三偏磷酸钠15份、过硫酸钾19份、硅藻土30份、轻质碳酸钙6份、聚乙烯醇4份、二月桂酸二丁基锡4.8份、仲烷基磺酸钠5份、十六烷基三甲基氯化铵7份、聚六亚甲基胍8份、甘草酸二甲11份、调节研磨的功率为2.4KW，研磨时间为75min，即得到变性淀粉复合材料；

将制备得到的变性淀粉复合材料加水洗涤，烘干，粉碎，过筛后即得产品。

实施例3

木薯淀粉变性：取木薯淀粉100份，加入5%NaOH充分润湿后采用⁶⁰Coγ-射线进行辐照处理后即得到变性淀粉，设定辐照剂量为12KGY，辐照温度为45℃，辐照时间为52min；

机械化学法制备变性淀粉复合材料：取经过辐照后的变性淀粉加入到螺杆研磨机，然后加入氧化剂35份、聚烯烃树脂60份、乙烯-醋酸乙烯共聚物75份、三偏磷酸钠20份、过硫酸钾18份、硅藻土25份、轻质碳酸钙5份、聚乙烯醇5份、二月桂酸二丁基锡4.2份、仲烷基磺酸钠5份、十六烷基三甲基氯化铵8份、聚六亚甲基胍9份、甘草酸二甲8份、调节研磨的功率为2.1KW，研磨时间为30min，即得到变性淀粉复合材料；

将制备得到的变性淀粉复合材料加水洗涤，烘干，粉碎，过筛后即得产品。

实施例4

木薯淀粉变性：取木薯淀粉130份，加入5%NaOH充分润湿后采用⁶⁰Coγ-射线进行辐照处理后即得到变性淀粉，设定辐照剂量为13KGY，辐照温度为50℃，辐照时间为30min；

机械化学法制备变性淀粉复合材料：取经过辐照后的变性淀粉加入到螺杆研磨机，然后加入氧化剂25份、聚烯烃树脂70份、乙烯-醋酸乙烯共聚物80份、三偏磷酸钠17份、过硫酸钾18.5份、硅藻土20份、轻质碳酸钙5.5份、聚乙烯醇3份、二月桂酸二丁基锡4份、仲烷基磺酸钠5.5份、十六烷基三甲基氯化铵6份、聚六亚甲基胍10份、甘草酸二甲9份、调节研磨的功率为1.8KW，研磨时间为90min，即得到变性淀粉复合材料；

将制备得到的变性淀粉复合材料加水洗涤，烘干，粉碎，过筛后即得产品。

实施例5

木薯淀粉变性：取木薯淀粉150份，加入5%NaOH充分润湿后采用⁶⁰Coγ-射线进行辐照处理后即得到变性淀粉，设定辐照剂量为18KGY，辐照温度为40℃，辐照时间为37min；

机械化学法制备变性淀粉复合材料：取经过辐照后的变性淀粉加入到螺杆研磨机，然后加入氧化剂30份、聚烯烃树脂65份、乙烯-醋酸乙烯共聚物60份、三偏磷酸钠16份、过硫酸钾19.5份、硅藻土23份、轻质碳酸钙5.2份、聚乙烯醇4.5份、二月桂酸二丁基锡4.5份、仲烷基磺酸钠6份、十六烷基三甲基氯化铵7.5份、聚六亚甲基胍8.5份、甘草酸二甲12份、调节研磨的功率为2.2KW，研磨时间为60min，即得到变性淀粉复合材料；

将制备得到的变性淀粉复合材料加水洗涤，烘干，粉碎，过筛后即得产品。

为了验证本发明制备得到的淀粉粘合剂的各项性能，对实施例制备得到的淀粉粘合剂进行性能试验以及应用试验，同时以市售的淀粉粘合剂为对照样品，淀粉粘合剂试验方法和性能结果如下表1所示。

表1 淀粉粘合剂试验结果

将实施例制备得到的淀粉粘合剂与市售的淀粉粘合剂应用于瓦楞纸板是的生产过程中，对生产得到的瓦楞纸板进行性能测试，其结果如下表2所示。

表2 瓦楞纸板性能

本发明上述实施例方案仅是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求中指出了本发明产品组成成分、成分比例、制备方法参数的范围，而上述的说明并未指出本发明参数的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应当认为是包括在权利要求书的范围内。

本发明是经过多位淀粉粘合剂加工人员长期工作经验积累，并通过创造性劳动创作而出，本发明制备得到的淀粉粘合剂粘合性强、耐保存，应用于瓦楞纸的生产中能够有效提高纸和纸板的各项性能，能够有效缩短瓦楞纸板的干燥时间，提高生产效率，本发明的淀粉粘合剂性能优良，具有广阔的市场应用前景。

Claims (1)

1.一种瓦楞纸用淀粉粘合剂的制备方法，其特征在于，制备方法步骤包括：

步骤1)原淀粉变性：取木薯淀粉100~150份，加入5%NaOH充分润湿后采用60Coγ-射线进行辐照处理，辐照剂量为12~18KGY，辐照温度为30~50℃，辐照时间为30~60min；

步骤2)机械化学法制备变性淀粉复合材料：取经过辐照后的变性淀粉加入到螺杆研磨机，然后加入氧化剂20~40份、聚烯烃树脂60~80份、乙烯-醋酸乙烯共聚物60~80份、三偏磷酸钠15~20份、过硫酸钾18~20份、硅藻土20~30份、轻质碳酸钙5~6份、聚乙烯醇3~5份、二月桂酸二丁基锡4~5份、仲烷基磺酸钠5~6份、十六烷基三甲基氯化铵6~8份、聚六亚甲基胍8~10份、甘草酸二钾8~12份、调节研磨的功率为1.8~2.4KW，研磨时间为30~90min，即得到变性淀粉复合材料；

步骤3)将制备得到的变性淀粉复合材料加水洗涤，烘干，粉碎，过筛后即得产品；

所述的氧化剂为次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾中的一种或者一种以上的组合物。