CN108485559A - 淀粉胶黏剂及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种淀粉胶黏剂及其制备工艺，属于纸张胶黏剂技术领域，其技术方案要点是包括玉米淀粉100份、水300‑340份、预糊化剂4‑6份、糊化剂80‑90份、氧化剂3‑5份、交联剂10‑14份、增稠剂50‑60份、催化剂1‑2份、催干剂4‑6份，通过预混合、预糊化、氧化以及交联的工艺制备的淀粉胶黏剂，解决了淀粉胶黏剂固化时间长的技术问题，达到了能够降低淀粉胶黏剂的固化时间的技术效果。

Description

淀粉胶黏剂及其制备工艺
技术领域
本发明涉及纸张胶黏剂技术领域，特别涉及一种淀粉胶黏剂及其制备工艺。
背景技术
淀粉胶黏剂是以天然淀粉(如玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、大米淀粉、甜薯淀粉和木薯淀粉等)为主要原料，以水作为溶剂，通过糊化、络合以及其他改性技术等工艺形成的胶黏剂。淀粉胶黏剂具有粘接强度高、质量轻、制造容易、无污染等优点，广泛应用于纺织，包装、食品等行业；工业用淀粉胶通常以玉米为原料，将玉米淀粉在水中分散，然后加热或添加少量的氢氧化钠使淀粉糊化，再加水稀释，就制成普通玉米淀粉胶。
现有技术可参考申请公布号为CN107663429A专利申请文件，其公开了一种瓦楞纸板粘合用胶水，由以下组分制备而成：表面活性剂30-50份，耐老化剂5-10份，消泡剂0.1-0.3份，增韧剂10-15份，促进剂3-8份，阻燃剂20-25份，硼砂1-3份，淀粉10-12份，水50-80份。
但是现有技术中，由于淀粉胶黏剂中的含水量较高，导致其固化干燥速度相对较慢，影响生产效率，因此如何能够提高淀粉胶黏剂在使用时的固化速度是一个需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种淀粉胶黏剂，其以玉米淀粉为主要原料，通过添加增稠剂以及催干剂，提高胶黏剂的固含量，缩短其干燥时间，并且其原料为低毒环保型原料，对环境污染小，属于环境友好型胶黏剂。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种淀粉胶黏剂，以重量份数计，包括玉米淀粉100份、水300-340份、预糊化剂4-6份、糊化剂84-90份、氧化剂3-5份、交联剂10-14份、增稠剂50-60份、催化剂0.5-1.5份、催干剂4-6份；
所述预糊化剂为10wt％的盐酸；
所述糊化剂为10wt％的氢氧化钠；
所述氧化剂为H2O2；
所述交联剂为三偏磷酸钠；
所述增稠剂包括聚乙烯醇；
所述催化剂为MnO2；
所述催干剂包括纳米二氧化硅以及葡甘聚糖，所述纳米二氧化硅以及葡甘聚糖的重量比为1：1。
通过采用上述方案，以氢氧化钠为糊化剂，使氢氧化钠与淀粉中的羟基结合以破坏氢键，减少大分子间的作用力，增加淀粉的流动性以及粘结力；以H2O2为氧化剂制备氧化淀粉，使淀粉分子中的羟甲基被氧化为醛基以及羧基，醛基具有防腐和防霉的作用，羧基可以增加胶黏剂的稳定性、渗透性以及粘结性，并且可以减少淀粉分子中的羟基的数量，减少水与氢键的相互缔合，加快水分的挥发，提高干燥速度；以三偏磷酸钠为交联剂,氢氧化钠又可以作为其催化剂,有利于淀粉的交联，交联后的淀粉其透光率降低,耐酸碱性、耐剪切性增强、凝胶性能提高；聚乙烯醇作为淀粉胶黏剂的增稠剂，能够提高淀粉胶黏剂的黏性，在共混体系中，由于其成膜快，因此能够加快淀粉黏合剂的干燥速度；纳米二氧化硅能够加快固化速度，提高粘结效果，能够有效减少胶黏剂的固化时间；葡甘聚糖的分子量大，结合水的能力强，能够起到很好的增稠作用，在碱性条件下，加热脱水后可形成有粘着力、透明度和致密度高的硬膜，能提高胶黏剂的稳定性；MnO2可以作为H2O2的催化剂，加快其对玉米淀粉的氧化，并且其含有的锰离子能够作为葡甘聚糖与淀粉接枝的催化剂，加快二者的反应。
较佳的，以重量份数计，包括玉米淀粉100份、水320份、预糊化剂5份、糊化剂87份、氧化剂4份、交联剂12份、增稠剂55份、催化剂1份、催干剂5份；
所述预糊化剂为10wt％的盐酸；
所述糊化剂为10wt％的氢氧化钠；
所述氧化剂为H2O2；
所述交联剂为三偏磷酸钠；
所述增稠剂包括聚乙烯醇；
所述催化剂为MnO2；
所述催干剂包括纳米二氧化硅以及葡甘聚糖，所述纳米二氧化硅以及葡甘聚糖的重量比为1：1。
通过采用上述方案，在上述配比下，能够提高固化速快，减少干燥时间，加工性能好，适合大规模量产，有利于提高生产效率。
较佳的，所述纳米二氧化硅的粒径为25-35nm。
通过采用上述方案，纳米二氧化硅的粒径为25-35nm，有利于其在胶黏剂中均匀分散，并且发挥其作为胶黏剂的最佳性能。
本发明的目的之二在于提供一种淀粉胶黏剂的制备工艺。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
淀粉胶黏剂的制备工艺，包括如下步骤：
(1)预混合：按照比例向玉米淀粉中加入水，搅拌10-20min，形成淀粉乳液；
(2)预糊化：向淀粉乳液中加入10wt％的盐酸，在30-40℃下搅拌10-15min，进行预糊化；
(3)氧化：向预糊化的淀粉乳液中加入催化剂和氧化剂，搅拌40-50min；
(4)糊化：将氧化淀粉升温至60-70℃，加入10wt％的NaOH溶液，将PH调至8-10后，反应40-60min，然后再加入增稠剂，搅拌10-20min后加入10wt％的NaOH溶液，搅拌10-20min，再加入10wt％的NaOH溶液搅拌15-25min后，降温至40-50℃；
(5)交联：向糊化后的淀粉中加入交联剂，搅拌10-20min，再加入催干剂，继续搅拌10-15min，得到淀粉胶黏剂。
通过采用上述方案，首先将玉米淀粉与水搅拌为悬浊液，然后在酸性条件下进行预糊化，有利于H2O2的氧化作用，使反应能够充分进行，经过氧化的淀粉中的羟甲基能够分解为醛基与羧基，增加胶黏剂的粘结性、稳定性以及防腐性，然后加入的NaOH能够与淀粉中羟基反应，减少其氢键，降低大分子间的结合力，提高淀粉的粘结性，增稠剂与催干剂均能提高胶黏剂的粘结性，提高固化速度，降低干燥时间，通过交联剂，使分子链之间形成桥键，变成三维结构的不溶性物质，增加了胶黏剂的强度、韧性以及稳定性，添加的催干剂能够有效提高干燥速度。
较佳的，所述步骤(1)中的搅拌速度为2000rpm。
通过采用上述方案，以2000rpm的速度使玉米淀粉与水充分混合，形成淀粉乳液，有利于后续反应的进行。
较佳的，所述步骤(2)中的搅拌速度为60-80rpm。
通过采用上述方案，以60-80rpm的速度使淀粉乳液处于酸性条件下，便于其氧化反应的进行。
较佳的，所述步骤(4)中的升温速率为4-6℃/min。
通过采用上述方案，4-6℃/min的速率升温，避免温度变化过大而影响淀粉性能的变化。
较佳的，所述步骤(4)中的搅拌速度为30-60rpm。
通过采用上述方案，以30-60rpm的速度搅拌有利于氢氧化钠与淀粉的充分反应。
较佳的，所述步骤(4)中的降温速率为2-4℃/min。
通过采用上述方案，以2-4℃/min的速度对反应体系降温，使淀粉能够达到适于其交联反应的温度。
较佳的，所述步骤(5)中的搅拌速度为40-50rpm。
通过采用上述方案，以40-50rpm的速度，有利于其交联反应的充分进行。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
淀粉胶黏剂以玉米淀粉为基体的植物胶黏剂，成本低廉、制备简单、极易降解，属于绿色环保型胶黏剂，通过添加增稠剂以及催干剂，提高胶黏剂中的固含量，缩短其干燥时间，提高了生产效率，适用于瓦楞纸板、纸箱等纸张的粘合。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
一、实施例1-3
实施例1：一种淀粉胶黏剂采用如下工艺制备而得：
(1)预混合：向100kg玉米淀粉中加入320kg水，以2000rpm的速度搅拌15min，形成淀粉乳液；
(2)预糊化：向淀粉乳液中加入5kg 10wt％的盐酸，在35℃的温度下，以70rpm的速度搅拌13min，进行预糊化；
(3)氧化：向预糊化的淀粉乳液中加入1kg MnO2和4kg H2O2，搅拌以70rpm的速度搅拌45min；
(4)糊化：以5℃/min的速度将氧化淀粉升温至65℃，加入29kg 10wt％的NaOH溶液，将PH调至8-10后，反应50min，加入55kg聚乙烯醇，以45rpm的速度搅拌15min后加入29kg10wt％的NaOH溶液，搅拌15min，再加入29kg 10wt％的NaOH溶液搅拌20min后，以3℃/min的速度降温至45℃；
(5)交联：向糊化后的淀粉中加入12kg三偏磷酸钠，搅拌15min，然后再加入2.5kg纳米二氧化硅以及2.5kg葡甘聚糖，搅拌12min，得到淀粉胶黏剂。
实施例2：一种淀粉胶黏剂采用如下工艺制备而得：
(1)预混合：向100kg玉米淀粉中加入300kg水，以2000rpm的速度搅拌10min，形成淀粉乳液；
(2)预糊化：向淀粉乳液中加入4kg 10wt％的盐酸，在30℃的温度下，以80rpm的速度搅拌15min，进行预糊化；
(3)氧化：向预糊化的淀粉乳液中加入0.5kg MnO2和3kg H2O2，搅拌以80rpm的速度搅拌40min；
(4)糊化：以4℃/min的速度将氧化淀粉升温至60℃，加入28kg 10wt％的NaOH溶液，将PH调至8-10后，反应40min，加入50kg聚乙烯醇，以30rpm的速度搅拌10min后加入28kg10wt％的NaOH溶液，搅拌10min，再加入28kg 10wt％的NaOH溶液搅拌15min后，以2℃/min的速度降温至40℃；
(5)交联：向糊化后的淀粉中加入10kg三偏磷酸钠，搅拌10min，然后再加入2kg纳米二氧化硅以及2kg葡甘聚糖，搅拌12min，得到淀粉胶黏剂。
实施例3：一种淀粉胶黏剂采用如下工艺制备而得：
(1)预混合：向100kg玉米淀粉中加入340kg水，以2000rpm的速度搅拌20min，形成淀粉乳液；
(2)预糊化：向淀粉乳液中加入6kg 10wt％的盐酸，在40℃的温度下，以60rpm的速度搅拌15min，进行预糊化；
(3)氧化：向预糊化的淀粉乳液中加入1.5kg MnO2和5kg H2O2，搅拌以60rpm的速度搅拌50min；
(4)糊化：以6℃/min的速度将氧化淀粉升温至70℃，加入30kg 10wt％的NaOH溶液，将PH调至8-10后，反应60min，加入60kg聚乙烯醇，以50rpm的速度搅拌10min后加入30kg10wt％的NaOH溶液，搅拌20min，再加入30kg 10wt％的NaOH溶液搅拌25min后，以4℃/min的速度降温至50℃；
(5)交联：向糊化后的淀粉中加入14kg三偏磷酸钠，搅拌20min，然后再加入3kg纳米二氧化硅以及3kg葡甘聚糖，搅拌15min，得到淀粉胶黏剂。
二、对比例1-3
对比例1：采用申请公布号为CN107663429A专利申请文件，其公开了一种瓦楞纸板粘合用胶水，由以下组分制备而成：表面活性剂30-50份，耐老化剂5-10份，消泡剂0.1-0.3份，增韧剂10-15份，促进剂3-8份，阻燃剂20-25份，硼砂1-3份，淀粉10-12份，水50-80份。
对比例2：采用授权公布号为CN103059770B的中国专利，其公开了一种淀粉胶粘剂，该淀粉胶粘剂具有网状的结构，该淀粉胶粘剂是由淀粉通过氧化断链而得链段且链段上具有羧基，然后该链段再在交联剂作用下发生交联反应，从而形成具有羧基的网状的结构；该淀粉胶粘剂的制备方法包括步骤：配制淀粉浆液；向淀粉浆液中加入氧化剂，在碱性条件下使淀粉浆液中的淀粉氧化断链生成淀粉链段且使淀粉链段含有羧基；向淀粉浆液中加入交联剂，使淀粉链段产生交联反应从而产生具有羧基的网状结构。
对比例3：采用申请公布号为CN104140772A的专利申请文件，其公开了一种瓦楞纸板高速生产线用环保胶水，由以下重量百分比原料配制而成：水70％，玉米淀粉26.3％，碱液1.8％，硼砂0.5％；架桥剂1.4％。
三、将实施例1-3以及对比例1-3制备的淀粉胶黏剂的性能进行测试，将测试结果示于表1
表1实施例1-3以及对比例1-3的淀粉胶黏剂的性能检测表
由表1数据可以看出，实施例1-3制备的淀粉胶黏的胶合强度以及剥离强度较对比例1-3中的均有显著的提高，并且实施例1-3的固化时间也明显低于对比例1-3，因此说明本发明制备的淀粉胶黏剂的固化时间明显低于现有技术，并且在固化时间减少的同时仍然具有优异的粘合性能。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种淀粉胶黏剂，其特征在于：以重量份数计，包括玉米淀粉100份、水300-340份、预糊化剂4-6份、糊化剂84-90份、氧化剂3-5份、交联剂10-14份、增稠剂50-60份、催化剂0.5-1.5份、催干剂4-6份；
所述预糊化剂为10wt％的盐酸；
所述糊化剂为10wt％的氢氧化钠；
所述氧化剂为H2O2；
所述交联剂为三偏磷酸钠；
所述增稠剂包括聚乙烯醇；
所述催化剂为MnO2；
所述催干剂包括纳米二氧化硅以及葡甘聚糖，所述纳米二氧化硅以及葡甘聚糖的重量比为1：1。
2.根据权利要求1所述的淀粉胶黏剂，其特征在于：以重量份数计，包括玉米淀粉100份、水320份、预糊化剂5份、糊化剂87份、氧化剂4份、交联剂12份、增稠剂55份、催化剂1份、催干剂5份；
所述预糊化剂为10wt％的盐酸；
所述糊化剂为10wt％的氢氧化钠；
所述氧化剂为H2O2；
所述交联剂为三偏磷酸钠；
所述增稠剂包括聚乙烯醇；
所述催化剂为MnO2；
所述催干剂包括纳米二氧化硅以及葡甘聚糖，所述纳米二氧化硅以及葡甘聚糖的重量比为1：1。
3.根据权利要求1所述的淀粉胶黏剂，其特征在于：所述纳米二氧化硅的粒径为25-35nm。
4.淀粉胶黏剂的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)预混合：按照比例向玉米淀粉中加入水，搅拌10-20min，形成淀粉乳液；
(2)预糊化：向淀粉乳液中加入10wt％的盐酸，在30-40℃下搅拌10-15min，进行预糊化；
(3)氧化：向预糊化的淀粉乳液中加入催化剂和氧化剂，搅拌40-50min；
(4)糊化：将氧化淀粉升温至60-70℃，加入10wt％的NaOH溶液，将PH调至8-10后，反应40-60min，然后再加入增稠剂，搅拌10-20min后加入10wt％的NaOH溶液，搅拌10-20min，再加入10wt％的NaOH溶液搅拌15-25min后，降温至40-50℃；
(5)交联：向糊化后的淀粉中加入交联剂，搅拌10-20min，再加入催干剂，继续搅拌10-15min，得到淀粉胶黏剂。
5.根据权利要求4所述的淀粉胶黏剂的制备工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的搅拌速度为2000rpm。
6.根据权利要求4所述的淀粉胶黏剂的制备工艺，其特征在于：所述步骤(2)中的搅拌速度为60-80rpm。
7.根据权利要求4所述的淀粉胶黏剂的制备工艺，其特征在于：所述步骤(4)中的升温速率为4-6℃/min。
8.根据权利要求4所述的淀粉胶黏剂的制备工艺，其特征在于：所述步骤(4)中的搅拌速度为30-60rpm。
9.根据权利要求4所述的淀粉胶黏剂的制备工艺，其特征在于：所述步骤(4)中的降温速率为2-4℃/min。
10.根据权利要求4所述的淀粉胶黏剂的制备工艺，其特征在于：所述步骤(5)中的搅拌速度为40-50rpm。
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