CN108708215B - 一种淀粉基造纸表面施胶剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种淀粉基造纸表面施胶剂的制备方法，先将玉米淀粉、淀粉酶和水混合，加热反应，加入甲醛、尿素、碱性催化剂，升温反应，得到淀粉基共聚物；然后将玉米淀粉、促进剂、木质素、二氧化钛颗粒、羧甲基壳聚糖、水混合，升温反应，得到氧化玉米淀粉糊液；最后将淀粉基共聚物与氧化玉米淀粉糊液混合，即得。本发明的表面施胶剂不仅可以增强纸页的环压强度，还可以提高纸页的抗水性能。

Description

一种淀粉基造纸表面施胶剂的制备方法
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种淀粉基造纸表面施胶剂的制备方法。
背景技术
表面施胶，就是把成纸或者是纸板，用施胶机向纸面施加施胶液或者直接浸入施胶剂溶液中形成一层胶粒，待施胶剂干燥后在纸面上形成一层抗液性胶膜，使得成纸或者纸板在具有一定的表面强度后，同时又取得了较好的抗水性能。纸或纸板经过表面施胶后，纸面上形成了一层抗水性的复膜，这不但增强了纸张的表面强度，还提高了纸张的抗水性能，提高纸张的印刷性能，增强纸张的耐磨性及耐久性，这样就会减少印刷过程中纸张的掉毛掉粉问题。传统的浆内施胶在纸张抄造过程中流失较大，容易引起白水负荷增加、纸机巧污及纸张强度下降等问题，目前，造纸工业逐渐从浆内施胶向表面施胶发展。
天然淀粉因资源丰富、成本低廉，且具有可再生和生物降解性，目前是我国用量最大的表面施胶剂。遗憾的是，由于力学性能和阻隔性能不佳，淀粉基表面施胶剂的发展受到了很大限制。国内造纸工业上通常采用阳离子苯丙乳液与糊化淀粉复配使用来弥补淀粉基表面施胶剂的不足，但施胶效果却不尽如人意，所以，需要找寻其他的办法来改善淀粉基表面施胶剂的性能。
发明内容
本发明的目的是解决现有淀粉基表面施胶剂力学性能和阻隔性能不佳的问题，提供一种淀粉基造纸表面施胶剂的制备方法。
一种淀粉基造纸表面施胶剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将玉米淀粉100份、淀粉酶2-3份和水50-80份混合，加热至50-60℃，反应30min，然后加入甲醛10-20份、尿素10-20份、碱性催化剂5-10份，升温至70-80℃，反应30-60min，放冷，得到淀粉基共聚物；
步骤2，以重量份计，将玉米淀粉100份、促进剂3-7份、木质素5-10份、二氧化钛颗粒5-10份、羧甲基壳聚糖2-5份、水40-60份混合，升温至80-90℃，反应30-50min，放冷，得到氧化玉米淀粉糊液；
步骤3，将步骤1所得淀粉基共聚物与步骤2所得氧化玉米淀粉糊液混合，即得。
优选地，所述碱性催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠。
优选地，所述促进剂为过硫酸钾。
优选地，所述二氧化钛颗粒的粒径在500-800nm。
优选地，所述羧甲基壳聚糖的壳聚糖分子量在10-12万，脱乙酰度为85％，羧化度为60-70％。
优选地，步骤2中先调节pH至5-6再升温反应。
本发明先采用甲醛和尿素对玉米淀粉进行接枝改性，改牲后的玉米淀粉带有较多的醛基和羧基，在整个接枝过程中可能生成缩醛及半缩醛结构，使得共聚物强度增强，而且甲醛还有交联作用，增强交联网的溶胀平衡作用，进一步使得共聚物分子的强度变大。但是由于共聚物含有较多的没有接枝反应的亲水基团如羟基、羧基等，导致其对纸张的抗水性能效果不明显，因此本发明进一步采用羧甲基壳聚糖对玉米淀粉进行混合改性，羧甲基壳聚糖上的羧基能与纸页中存在的铝离子、铜离子等产生离子交联，重新定向排列，使得纸页具有抗水性能，而木质素上的添加，可以进一步提高纸张的环压强度。
具体实施方式
实施例1
一种淀粉基造纸表面施胶剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将玉米淀粉100份、淀粉酶2份和水50份混合，加热至50℃，反应30min，然后加入甲醛10份、尿素10份、碱性催化剂5份，升温至70℃，反应60min，放冷，得到淀粉基共聚物；
步骤2，以重量份计，将玉米淀粉100份、促进剂3份、木质素5份、二氧化钛颗粒5份、羧甲基壳聚糖2份、水40份混合，升温至80℃，反应50min，放冷，得到氧化玉米淀粉糊液；
步骤3，将步骤1所得淀粉基共聚物与步骤2所得氧化玉米淀粉糊液混合，即得。
其中，所述碱性催化剂为氢氧化钾，所述促进剂为过硫酸钾，所述二氧化钛颗粒的粒径在500nm。
所述羧甲基壳聚糖的壳聚糖分子量在10-12万，脱乙酰度为85％，羧化度为60％。
步骤2中先调节pH至5再升温反应。
实施例2
一种淀粉基造纸表面施胶剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将玉米淀粉100份、淀粉酶3份和水60份混合，加热至55℃，反应30min，然后加入甲醛15份、尿素13份、碱性催化剂6份，升温至75℃，反应40min，放冷，得到淀粉基共聚物；
步骤2，以重量份计，将玉米淀粉100份、促进剂5份、木质素7份、二氧化钛颗粒6份、羧甲基壳聚糖3份、水50份混合，升温至85℃，反应40min，放冷，得到氧化玉米淀粉糊液；
步骤3，将步骤1所得淀粉基共聚物与步骤2所得氧化玉米淀粉糊液混合，即得。
其中，所述碱性催化剂为氢氧化钾，所述促进剂为过硫酸钾，所述二氧化钛颗粒的粒径在500nm。
所述羧甲基壳聚糖的壳聚糖分子量在10-12万，脱乙酰度为85％，羧化度为60％。
步骤2中先调节pH至5再升温反应。
实施例3
一种淀粉基造纸表面施胶剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将玉米淀粉100份、淀粉酶3份和水70份混合，加热至60℃，反应30min，然后加入甲醛17份、尿素15份、碱性催化剂8份，升温至80℃，反应50min，放冷，得到淀粉基共聚物；
步骤2，以重量份计，将玉米淀粉100份、促进剂5份、木质素8份、二氧化钛颗粒7份、羧甲基壳聚糖4份、水50份混合，升温至85℃，反应40min，放冷，得到氧化玉米淀粉糊液；
步骤3，将步骤1所得淀粉基共聚物与步骤2所得氧化玉米淀粉糊液混合，即得。
其中，所述碱性催化剂为氢氧化钾，所述促进剂为过硫酸钾，所述二氧化钛颗粒的粒径在700nm。
所述羧甲基壳聚糖的壳聚糖分子量在10-12万，脱乙酰度为85％，羧化度为70％。
步骤2中先调节pH至6再升温反应。
实施例4
一种淀粉基造纸表面施胶剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将玉米淀粉100份、淀粉酶3份和水80份混合，加热至60℃，反应30min，然后加入甲醛20份、尿素20份、碱性催化剂10份，升温至80℃，反应30min，放冷，得到淀粉基共聚物；
步骤2，以重量份计，将玉米淀粉100份、促进剂7份、木质素10份、二氧化钛颗粒10份、羧甲基壳聚糖5份、水60份混合，升温至90℃，反应30min，放冷，得到氧化玉米淀粉糊液；
步骤3，将步骤1所得淀粉基共聚物与步骤2所得氧化玉米淀粉糊液混合，即得。
其中，所述碱性催化剂为氢氧化钾，所述促进剂为过硫酸钾，所述二氧化钛颗粒的粒径在800nm。
所述羧甲基壳聚糖的壳聚糖分子量在10-12万，脱乙酰度为85％，羧化度为60％。
步骤2中先调节pH至6再升温反应。
将瓦楞纸(纸张定量91.6g/m2，环压强度指数3.16N·m·g-1，Cobb120值为105.8g/m2)裁成20cm×18cm的纸片，铺在水平板上，将实施例1-4所得施胶液搅拌混匀后，均与涂在纸张表面，施胶量3g/m2，置于室温下自然晾干，将纸页的施胶面紧贴照片烘干机上面的光板，经90s烘干后，放入恒温恒湿环境中平衡水分，备用。
将瓦楞纸在恒温恒湿(温度23±1℃，湿度50±1)条件下用环压专用取样器裁出长12.5cm、宽1.27cm的样条，在压缩实验仪上测定纸张环压指数。
将瓦楞纸在恒温恒湿(温度23±1℃，湿度50±1)条件下将纸张裁出半径为6.25cm的圆形纸片，在吸水性测定仪上测定纸片Cobb120值。
将施胶后的纸张，取一小块置于接触角测定仪上测定水滴在纸张上的接触角。
结果如下：
Figure BDA0001613127380000041
由上表可知，本发明的施胶剂不仅可以提高瓦楞纸的环压强度，还可以改善其抗水性。

Claims (1)

1.一种淀粉基造纸表面施胶剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，以重量份计，将玉米淀粉100份、淀粉酶2-3份和水50-80份混合，加热至50-60℃，反应30min，然后加入甲醛10-20份、尿素10-20份、碱性催化剂5-10份，升温至70-80℃，反应30-60min，放冷，得到淀粉基共聚物；所述碱性催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠；
步骤2，以重量份计，将玉米淀粉100份、促进剂3-7份、木质素5-10份、二氧化钛颗粒5-10份、羧甲基壳聚糖2-5份、水40-60份混合，升温至80-90℃，反应30-50min，放冷，得到氧化玉米淀粉糊液；所述二氧化钛颗粒的粒径在500-800nm；所述羧甲基壳聚糖的壳聚糖分子量在10-12万，脱乙酰度为85%，羧化度为60-70%；先调节pH 至5-6 再升温反应；所述促进剂为过硫酸钾；
步骤3，将步骤1所得淀粉基共聚物与步骤2所得氧化玉米淀粉糊液混合，即得。
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