CN108610975A - 土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料及其制备方法，以质量份数计，该涂料包括：土豆废弃物提取物酸解产物300‑500份，乳化亚麻油50‑100份，乳化剂5‑10份，润湿剂1‑5份，防腐剂5‑10份，水35‑150份和其他助剂0‑655份。本发明使用土豆废弃物、亚麻油作为成膜物质，来源天然，是可再生的环保材料；能够有效解决大量土豆废弃物的处理问题，并且土豆废弃物做成天然涂料比做成饲料增值高。

Description

土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，更具体地，涉及一种土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料及其制备方法。
背景技术
水性建筑涂料(乳胶漆)因其色彩丰富、施工方便、易翻新等优点，在中国市场日益得到广泛应用。其中内墙涂料更是成为大部分消费者的室内装修材料，随着人们对健康的关注和环保意识的增强，作为内墙涂料的乳胶漆对无毒无味和安全环保方面的性能要求越来越高；因此目前也出现部分天然涂料，如糯米、玉米涂料等。乳胶漆的主要成分包括：合成树脂乳液、颜料、填料、助剂和水，其中合成树脂乳液是成膜物质。乳胶漆的作用包括：(1)保护作用，施工干燥成膜后，涂料在建筑物表面形成保护膜，阻隔大气污染物，延长建筑物寿命；(2)装饰作用，乳胶漆的色彩、光泽、造型可调整，美化建筑物外观；(3)特殊作用，个别乳胶漆具有防火、隔音、防静电等功能。
乳胶漆是水性涂料，水作为溶剂本身是无毒无害的，但乳胶漆中的其他成分(合成树脂乳液、助剂等)是石油化工产品，生产过程耗费大量能源。个别助剂(防腐剂、防霉剂等)还具有一定毒害性。目前也有人们采用天然的原料制备水性涂料，如利用糯米、海藻泥、熟石灰、漆树枝、胡卢子秸秆、柠檬油、橘子油和茶树精油为原料制成的天然涂料；如利用罗布麻树胶，罗布麻纤维和电气石粉为主要原料制备的涂料；如由魔芋膏和填充剂等加工配制的涂料，其中，魔芋膏可用魔芋精粉或鲜魔芋配制；上述涂料中，其主要采用糯米、罗布麻或魔芋为主要成膜物质，虽然原料为天然物质，但是很多原料以粮食等食物作为主要成分，使得食物资源用于工业涂料生产，造成粮食等食物资源的浪费。
中国有很多土豆(即马铃薯)加工工厂，加工产品如薯片、薯条、薯粉等，其生产会产生大量废土豆皮和不合格土豆。这些土豆废弃物如果不及时处理会造成环境问题，现在主要的处理方式是将土豆废弃物用于加工家禽、家畜和鱼饲料等，因为其含水量高难以做成其他饲料。因此，有必要提供一种利用土豆废弃物制成的水性涂料，在解决土豆废弃物的处理问题的同时，提供一种安全环保的涂料。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种利用土豆废弃物制成的水性涂料，在解决土豆废弃物的处理问题的同时，使得制得的水性涂料安全环保。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，以质量份数计，该涂料包括：土豆废弃物提取物酸解产物300-500份，乳化亚麻油50-100份，乳化剂5-10份，润湿剂1-5份，防腐剂5-10份，水35-150份和其他助剂0-655份。
优选地，所述土豆废弃物包括土豆皮、不合格原料土豆和不可食用土豆。
优选地，所述土豆废弃物提取物酸解产物由土豆废弃物提取物经过酸解制得；其制备方法优选包括：将土豆废弃物提取物、酸溶液和水混合加热至沸腾，10-20min后停止加热，冷却至20-30℃，得到混合液；将混合液与碱溶液混合，调节PH至中性，得到所述土豆废弃物提取物酸解产物。
优选地，所述酸溶液是摩尔质量浓度为0.05-0.2mol/L的盐酸水溶液；所述碱溶液是摩尔质量浓度为0.05-0.2mol/L的氢氧化钠水溶液；以质量份数计，制备所述土豆废弃物提取物酸解产物的原料用量包括土豆废弃物提取物10-50份，水100-500份，酸溶液10-50份。
优选地，所述土豆废弃物提取物为土豆废弃物水提取物，其制备方法优选包括：将土豆废弃物和水的混合物剧烈搅拌至土豆废弃物完全破碎，得到滤液；将所述滤液静置，去除上层清液，得到所述土豆废弃物提取物。
优选地，以质量份数计，制备所述土豆废弃物提取物的原料用量为土豆废弃物100-200份，水400-600份。
优选地，所述乳化亚麻油为亚麻油与水的乳化液；优选地，以质量份数计，所述乳化亚麻油包括：亚麻油250-400份，乳化剂10-30份，防腐剂2-5份，水600-800份；所述防腐剂优选为食品防腐剂，所述乳化剂优选为磷脂类乳化剂。
优选地，所述其他助剂包括以下组分中的至少一种：钛白粉50-100份，高岭土100-200份，碳酸钙200-350份和消泡剂1-5份；优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
优选地，所述润湿剂为有机硅润湿剂，所述防腐剂为食品防腐剂，所述乳化剂为磷脂类乳化剂。
本发明的第二方面提供上述土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料的制备方法，该制备方法包括：
(1)将土豆废弃物和水的混合物剧烈搅拌至土豆废弃物完全破碎，得到滤液；将所述滤液静置，去除上层清液，得到所述土豆废弃物提取物；
(2)将土豆废弃物提取物、酸溶液和水混合加热至沸腾，10-20min后停止加热，冷却至20-30℃，得到混合液；将混合液与碱溶液混合，调节PH至中性，得到所述土豆废弃物提取物酸解产物；
(3)将水、乳化剂、防腐剂和亚麻油混合均匀，得到乳化亚麻油；
(4)将所述土豆废弃物提取物酸解产物、乳化亚麻油、乳化剂、润湿剂、防腐剂、水和任选的其他助剂混合均匀，制得所述土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料。
本发明的技术方案具有如下优点：
(1)本发明使用土豆废弃物、亚麻油作为成膜物质，来源天然，是可再生的环保材料。
(2)本发明不使用糯米等粮食原料，避免造成粮食资源的浪费。
(3)生产本发明的涂料产生的废水、废渣以及涂料干膜均可降解，减轻环保压力；并且涂料干膜没有有害物质释放。
(4)本发明能够有效解决大量土豆废弃物的处理问题，并且土豆废弃物做成天然涂料比做成饲料增值高。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的第一方面提供一种土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，以质量份数计，该涂料包括：土豆废弃物提取物酸解产物300-500份，乳化亚麻油50-100份，乳化剂5-10份，润湿剂1-5份，防腐剂5-10份，水35-150份和其他助剂0-655份。
根据本发明，优选地，所述土豆废弃物包括土豆皮、不合格原料土豆和不可食用土豆。
根据本发明，优选地，所述土豆废弃物提取物酸解产物由土豆废弃物提取物经过酸解制得；其制备方法优选包括：将土豆废弃物提取物、酸溶液和水混合加热至沸腾，10-20min后停止加热，冷却至20-30℃，得到混合液；将混合液与碱溶液混合，调节PH至中性，得到所述土豆废弃物提取物酸解产物。本发明中，所述沸腾优选为微沸状态。
土豆废弃物含有支链淀粉，支链淀粉本身的分支结构导致其无法结晶，干膜不透明，成膜性能差，不能直接用作涂料。通过酸解将支链淀粉改造成直链淀粉，隔断全部分支变成直链，这样就能结晶、成膜透明。
根据本发明，优选地，所述酸溶液是摩尔质量浓度为0.05-0.2mol/L的盐酸水溶液；所述碱溶液是摩尔质量浓度为0.05-0.2mol/L的氢氧化钠水溶液；以质量份数计，制备所述土豆废弃物提取物酸解产物的原料用量包括土豆废弃物提取物10-50份，水100-500份，酸溶液10-50份。
根据本发明，优选地，所述土豆废弃物提取物为土豆废弃物水提取物，其制备方法优选包括：将土豆废弃物和水的混合物剧烈搅拌至土豆废弃物完全破碎，得到滤液；将所述滤液静置，去除上层清液，得到所述土豆废弃物提取物。
作为优选方案，土豆废弃物提取物的制备方法包括：将土豆废弃物和水的混合物剧烈搅拌至土豆废弃物完全破碎，过滤后得到第一滤液，将滤渣与水混合，搅拌后进行第二次过滤，得到第二滤液，将第一滤液和第二滤液混合，得到滤液；将滤液静置倒去上层清液，得到第一沉淀物，将第一沉淀物和水混合，搅匀后进行第二次静置，倒去上层清液，得到所述土豆废弃物提取物。优选地，静置时间为1-3h。
本发明中，所述土豆废弃物提取物的化学成分为支链淀粉。
根据本发明，优选地，以质量份数计，制备所述土豆废弃物提取物的原料用量为土豆废弃物100-200份，水400-600份。
根据本发明，优选地，所述乳化亚麻油为亚麻油与水的乳化液；优选地，以质量份数计，所述乳化亚麻油包括：亚麻油250-400份，乳化剂10-30份，防腐剂2-5份，水600-800份；所述防腐剂优选为食品防腐剂，所述乳化剂优选为磷脂类乳化剂。
亚麻油具有距离较近的双键结构，被氧化后固化成膜。亚麻油混合到土豆废弃物中，能增加利用土豆废弃物制备的涂料的耐水性和附着力。由于亚麻油不溶于水，需加入乳化剂把油、水乳化融合后再参与制备涂料。
根据本发明，优选地，所述其他助剂包括以下组分中的至少一种：钛白粉50-100份，高岭土100-200份，碳酸钙200-350份和消泡剂1-5份；优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
根据本发明，优选地，所述润湿剂为有机硅润湿剂，所述防腐剂为食品防腐剂，所述乳化剂为磷脂类乳化剂。
作为优选方案，本发明中，制备乳化亚麻油和本发明的土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料所用的食品防腐剂优选为山梨酸钾。
本发明的第二方面提供一种上述土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料的制备方法，该制备方法包括：
(1)将土豆废弃物和水的混合物剧烈搅拌至土豆废弃物完全破碎，得到滤液；将所述滤液静置，去除上层清液，得到所述土豆废弃物提取物；
(2)将土豆废弃物提取物、酸溶液和水混合加热至沸腾，10-20min后停止加热，冷却至20-30℃，得到混合液；将混合液与碱溶液混合，调节PH至中性，得到所述土豆废弃物提取物酸解产物；
(3)将水、乳化剂、防腐剂和亚麻油混合均匀，得到乳化亚麻油；
(4)将所述土豆废弃物提取物酸解产物、乳化亚麻油、乳化剂、润湿剂、防腐剂、水和任选的其他助剂混合均匀，制得所述土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料。
作为优选方案，步骤(4)为将部分土豆废弃物提取物酸解产物(直链淀粉)、乳化亚麻油、乳化剂、润湿剂和部分消泡剂混合均匀，得到第一混合物；将第一混合物、钛白粉、高岭土和碳酸钙混合均匀，得到第二混合物；将第二混合物、剩余土豆废弃物提取物酸解产物(直链淀粉)、剩余消泡剂、防腐剂和水混合均匀，制得所述土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料。优选地，所述第二混合物的平均粒径小于60um。
作为优选方案，制备本发明的涂料所用的水为去离子水。
本发明的土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料的施工方法同普通内墙乳胶漆，可滚涂、刷涂施工。
以下通过实施例进一步说明本发明：
以下各实施例所用的润湿剂为有机硅润湿剂，所用的防腐剂为食品防腐剂，具体为山梨酸钾，所用的乳化剂为磷脂类乳化剂，所用的消泡剂为有机硅消泡剂，所用的酸溶液为摩尔质量浓度为0.1mol/L的盐酸水溶液，所用的碱溶液为摩尔质量浓度为0.1mol/L的氢氧化钠水溶液。
实施例1
本实施例提供一种土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，具体的制备方法包括：
土豆皮提取物(支链淀粉)的制备：将100份已清洗的土豆皮、200份的去离子水，加入到搅拌机中，开动搅拌至土豆皮完全搅碎，过滤得到第一次的滤液，将100份的去离子水加入到滤渣中，搅拌后进行第二次过滤，将两次滤液集中到一起，静置2小时后倒去上层清液，得到沉淀物，将100份的去离子水加入到沉淀物中，搅匀后静置2小时后倒去上层清液，得到土豆皮提取物，包装；
土豆皮提取物酸解产物(直链淀粉)的制备：将10份的土豆皮提取物、100份的去离子水、10份的酸溶液加入到搅拌缸中，边搅拌边加热至混合液微沸，15分钟后停止加热，冷却至25℃左右，加入10份的碱溶液，将pH调至中性，得到所述土豆皮提取物酸解产物，包装；
乳化亚麻油的制备：700份的去离子水加入到乳化缸中，按序加入20份的乳化剂、5份的防腐剂，高速搅拌均匀，缓慢计入350份的亚麻油，高速搅拌20分钟，得到乳化亚麻油，包装；
土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料的制备：按序加入300份的土豆皮提取物酸解产物(直链淀粉)、50份的乳化亚麻油、5份的乳化剂、3份的润湿剂、1份的消泡剂和100份的去离子水到分散缸中，转速500转/分钟；按序加入50份的钛白粉、150份的高岭土、300份的碳酸钙，高速分散20分钟至细度小于60um；加入150份的土豆皮提取物酸解产物(直链淀粉)、5份的防腐剂、1份的消泡剂，低速搅匀后，制得所述土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，包装。
实施例2
本实施例提供一种土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，具体的制备方法包括：
土豆皮提取物(支链淀粉)的制备：将100份已清洗的土豆皮、200份的去离子水，加入到搅拌机中，开动搅拌至土豆皮完全搅碎。过滤得到第一次的滤液，将100份的去离子水加入到滤渣中，搅拌后进行第二次过滤，将两次滤液集中到一起，静置2小时后倒去上层清液，得到沉淀物，将100份的去离子水加入到沉淀物中，搅匀后静置2小时后倒去上层清液，得到土豆皮提取物，包装；
土豆皮提取物酸解产物(直链淀粉)的制备：将10份的土豆皮提取物(支链淀粉)、100份的去离子水、10份的酸溶液加入到搅拌缸中，边搅拌边加热至混合液微沸，15分钟后停止加热，冷却至25℃左右，加入10份的碱溶液，将pH调至中性，得到所述土豆皮提取物酸解产物，包装；
乳化亚麻油的制备：700份的去离子水加入到乳化缸中，按序加入20份的乳化剂、5份的防腐剂，高速搅拌均匀，缓慢计入350份的亚麻油，高速搅拌20分钟，得到乳化亚麻油，包装；
土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料的制备：按序加入350份的土豆皮提取物酸解产物(直链淀粉)、60份的乳化亚麻油、6份的乳化剂、3份的润湿剂、1份的消泡剂和100份的去离子水到分散缸中，转速500转/分钟；按序加入60份的钛白粉、130份的高岭土、270份的碳酸钙，高速分散20分钟至细度小于60um；加入130份的土豆皮提取物酸解产物(直链淀粉)、5份的防腐剂、1份的消泡剂，低速搅匀后，制得所述土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，包装。
实施例3
本实施例提供一种土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，具体的制备方法包括：
土豆皮提取物(支链淀粉)的制备：将100份已清洗的土豆皮、200份的去离子水，加入到搅拌机中，开动搅拌至土豆皮完全搅碎。过滤得到第一次的滤液，将100份的去离子水加入到滤渣中，搅拌后进行第二次过滤。将两次滤液集中到一起，静置2小时后倒去上层清液，得到沉淀物，将100份的去离子水加入到沉淀物中，搅匀后静置2小时后倒去上层清液，得到土豆皮提取物，包装；
土豆皮提取物酸解产物(直链淀粉)的制备：将10份的土豆皮提取物(支链淀粉)、100份的去离子水、10份的酸溶液加入到搅拌缸中，边搅拌边加热至混合液微沸，15分钟后停止加热，冷却至25℃左右，加入10份的碱溶液，将pH调至中性，得到所述土豆皮提取物酸解产物，包装。
乳化亚麻油的制备：700份的去离子水加入到乳化缸中，按序加入20份的乳化剂、5份的防腐剂，高速搅拌均匀，缓慢计入350份的亚麻油，高速搅拌20分钟，得到乳化亚麻油，包装；
土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料的制备：按序加入330份的土豆皮提取物酸解产物(直链淀粉)、50份的乳化亚麻油、5份的乳化剂、3份的润湿剂、1份的消泡剂和100份的去离子水到分散缸中，转速500转/分钟；按序加入50份的钛白粉、130份的高岭土、280份的碳酸钙，高速分散20分钟至细度小于60um；加入150份的土豆皮提取物酸解产物(直链淀粉)、5份的防腐剂、1份的消泡剂，低速搅匀后，制得所述土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，包装。
测试例
对实施例1-3制备的土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料按照GB/T 9756-2009《合成树脂乳液内墙涂料》中内墙面漆的要求测定容器中状态、施工性、低温稳定性(3次循环)、涂膜外观和干燥时间；具体的性能测试结果见表1。
表1本发明各实施例的性能测试结果
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，其特征在于，以质量份数计，该涂料包括：土豆废弃物提取物酸解产物300-500份，乳化亚麻油50-100份，乳化剂5-10份，润湿剂1-5份，防腐剂5-10份，水35-150份和其他助剂0-655份。
2.根据权利要求1所述的土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，其中，所述土豆废弃物包括土豆皮、不合格原料土豆和不可食用土豆。
3.根据权利要求1所述的土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，其中，所述土豆废弃物提取物酸解产物由土豆废弃物提取物经过酸解制得；其制备方法优选包括：将土豆废弃物提取物、酸溶液和水混合加热至沸腾，10-20min后停止加热，冷却至20-30℃，得到混合液；将混合液与碱溶液混合，调节PH至中性，得到所述土豆废弃物提取物酸解产物。
4.根据权利要求3所述的土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，其中，所述酸溶液是摩尔质量浓度为0.05-0.2mol/L的盐酸水溶液；所述碱溶液是摩尔质量浓度为0.05-0.2mol/L的氢氧化钠水溶液；以质量份数计，制备所述土豆废弃物提取物酸解产物的原料用量包括土豆废弃物提取物10-50份，水100-500份，酸溶液10-50份。
5.根据权利要求3或4所述的土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，其中，所述土豆废弃物提取物为土豆废弃物水提取物，其制备方法优选包括：将土豆废弃物和水的混合物剧烈搅拌至土豆废弃物完全破碎，得到滤液；将所述滤液静置，去除上层清液，得到所述土豆废弃物提取物。
6.根据权利要求5所述的土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，其中，以质量份数计，制备所述土豆废弃物提取物的原料用量为土豆废弃物100-200份，水400-600份。
7.根据权利要求1所述的土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，其中，所述乳化亚麻油为亚麻油与水的乳化液；优选地，以质量份数计，所述乳化亚麻油包括：亚麻油250-400份，乳化剂10-30份，防腐剂2-5份，水600-800份；所述防腐剂优选为食品防腐剂，所述乳化剂优选为磷脂类乳化剂。
8.根据权利要求1所述的土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，其中，所述其他助剂包括以下组分中的至少一种：钛白粉50-100份，高岭土100-200份，碳酸钙200-350份和消泡剂1-5份；优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
9.根据权利要求1所述的土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料，其中，所述润湿剂为有机硅润湿剂，所述防腐剂为食品防腐剂，所述乳化剂为磷脂类乳化剂。
10.权利要求1-9中任意一项所述的土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
(1)将土豆废弃物和水的混合物剧烈搅拌至土豆废弃物完全破碎，得到滤液；将所述滤液静置，去除上层清液，得到所述土豆废弃物提取物；
(2)将土豆废弃物提取物、酸溶液和水混合加热至沸腾，10-20min后停止加热，冷却至20-30℃，得到混合液；将混合液与碱溶液混合，调节PH至中性，得到所述土豆废弃物提取物酸解产物；
(3)将水、乳化剂、防腐剂和亚麻油混合均匀，得到乳化亚麻油；
(4)将所述土豆废弃物提取物酸解产物、乳化亚麻油、乳化剂、润湿剂、防腐剂、水和任选的其他助剂混合均匀，制得所述土豆废弃物提取物混合亚麻油天然涂料。
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