CN109370474B - 一种用辐照-微波酯化马铃薯淀粉制备瓦楞纸胶黏剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用辐照‑微波酯化马铃薯淀粉制备瓦楞纸胶黏剂的方法，向辐照‑微波酯化马铃薯淀粉中加入蒸馏水混合，边搅拌边加入改性纳米结晶纤维素，再加入氧化剂，在水浴中搅拌反应后，加入硫代硫酸钠水溶液终止反应，加入无水硫酸钠和交联剂，继续恒温水浴搅拌反应，在真空泵中用蒸馏水洗涤过滤，在干燥箱中烘干，研磨得瓦楞纸胶黏剂。以3‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷作为纳米结晶纤维素颗粒的表面处理剂，改性纳米结晶纤维素作为增强填料，改性纳米结晶纤维素在淀粉基体中分散良好，可显著提高胶黏剂的性能。
Description
技术领域
本发明属于瓦楞纸领域，具体涉及一种用辐照-微波酯化马铃薯淀粉制备瓦楞纸胶黏剂的方法。
背景技术
淀粉作为一种重要的生物质资源，广泛的应用于食品、建筑、医药、造纸和化工等众多领域，在工业发展的过程中扮演着重要的角色。然而，天然的淀粉因其糊化液黏度高、易回生、粘接性不强等缺点，不能在瓦楞纸胶黏剂等很多领域直接使用。淀粉在使用前一般需要使其经过物理、化学和生物等改性才能满足工业生产的需求。目前国内外关于淀粉改性的研究较多，但是对纳米结晶纤维素作淀粉氧化和交联反应的助剂的研究鲜见报道。本发明以马铃薯淀粉为原料，探究纳米结晶纤维素在淀粉的复合改性中的作用，并以此制备瓦楞纸淀粉胶黏剂，研究其在瓦楞纸中的应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用辐照-微波酯化马铃薯淀粉制备瓦楞纸胶黏剂的方法，依照该方法制作的瓦楞纸胶黏剂具有优异的耐水性能和粘结强度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用辐照-微波酯化马铃薯淀粉制备瓦楞纸胶黏剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）辐照-微波酯化马铃薯淀粉的制备：
向80-100份辐照-微波处理马铃薯淀粉中1:5加入去离子水，在30-35℃水浴中机械搅拌1-2h，滴加氢氧化钠控制pH为8-9，滴加9-12份的酯化剂，反应1-2h，用盐酸调节pH为6-7，离心，用乙醇溶液、蒸馏水各洗涤2-3次，烘干、粉碎过100目筛，得到辐照-微波酯化马铃薯淀粉；
（2）纳米结晶纤维素的表面改性：
将3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与乙醇混合成体积分数为8%的溶液，滴加盐酸调节pH为3-4，进行水解反应，按固液比1:100加入4-5份纳米结晶纤维素，在60-65℃下改性2-3h，过滤，得到改性纳米结晶纤维素；
（3）瓦楞纸胶黏剂的制备：
向（1）中所得辐照-微波酯化马铃薯淀粉中1:5加入蒸馏水混合，调节pH为8-9，边搅拌边加入（2）中所得改性纳米结晶纤维素，再加入氧化剂，在35-45℃水浴中搅拌反应3-4h后，加入硫代硫酸钠水溶液终止反应，调节pH为10-11，加入1.6-2份无水硫酸钠和0.8-1份交联剂，继续恒温水浴搅拌反应2-3h，调节pH为6-7，在真空泵中用蒸馏水洗涤过滤，在50-55℃干燥箱中烘干，研磨得瓦楞纸胶黏剂。
进一步的，步骤（1）中向辐照马铃薯淀粉中加入水，调节水分含量为20%，密封静置10-12h后，放入600-800W的微波中加热25-35s，取出冷却，再烘干、研磨过100目筛，得到辐照-微波处理马铃薯淀粉。
进一步的，步骤（1）中酯化剂为醋酸酐和冰醋酸1:1混合而成；乙醇溶液浓度为95%。
进一步的，步骤（3）中氧化剂为次氯酸钠溶液，有效氯用量为2-3%；硫代硫酸钠水溶液的浓度为8-10%；交联剂为六偏磷酸钠。
其中，采用60Co-γ射线对马铃薯淀粉进行辐照处理，辐照剂量为20-25kGy，剂量率为1.6-1.7kGy/h，进行辐射处理，得到辐照马铃薯淀粉。
本发明相比现有技术具有以下优点：
（1）经过辐照处理马铃薯淀粉白度降低、色泽加深，处理后马铃薯淀粉糊均呈假塑性流体特征，辐照后的淀粉糊的透明度增大，凝沉性降低，流动性增加，淀粉糊稳定性更好，不易老化；辐照淀粉表面结构完整，结晶度减小；
传统工艺所制备的酯化淀粉的取代度较低，将微波方法引入到淀粉的化学改性过程中，用以提高化学反应程度，获得较高取代度的淀粉；以辐照马铃薯淀粉作为原料，用微波对淀粉进行辐射处理，并以醋酸酐和冰醋酸为酯化剂对辐照-微波处理马铃薯淀粉进行酯化反应；微波处理后，马铃薯淀粉则发生破裂，颗粒表面出现不同程度的凹陷和孔洞，淀粉的形状发生改变。
（2）以3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷作为纳米结晶纤维素颗粒的表面处理剂，改性纳米结晶纤维素作为增强填料，改性纳米结晶纤维素在淀粉基体中分散良好，可显著提高胶黏剂的性能。
（3）以马铃薯原淀粉为原料、纳米结晶纤维素为淀粉改性添加剂，经次氯酸钠氧化；在马铃薯淀粉与次氯酸钠的氧化反应体系中添加纳米结晶纤维素可以促进次氯酸钠与淀粉的氧化反应，提高了氧化淀粉的羧基含量；以氧化后的马铃薯淀粉为原料、六偏磷酸钠为交联剂、纳米结晶纤维素为淀粉改性添加剂，纳米结晶纤维素可以促进六偏磷酸钠与马铃薯淀粉的交联反应。
具体实施方式
实施例1
一种用辐照-微波酯化马铃薯淀粉制备瓦楞纸胶黏剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）辐照-微波酯化马铃薯淀粉的制备：
向80份辐照-微波处理马铃薯淀粉中1:5加入去离子水，在30-35℃水浴中机械搅拌1h，滴加氢氧化钠控制pH为8，滴加9份的酯化剂，反应1h，用盐酸调节pH为6，离心，用乙醇溶液、蒸馏水各洗涤2次，烘干、粉碎过100目筛，得到辐照-微波酯化马铃薯淀粉；
（2）纳米结晶纤维素的表面改性：
将3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与乙醇混合成体积分数为8%的溶液，滴加盐酸调节pH为3，进行水解反应，按固液比1:100加入4份纳米结晶纤维素，在60-65℃下改性2h，过滤，得到改性纳米结晶纤维素；
（3）瓦楞纸胶黏剂的制备：
向（1）中所得辐照-微波酯化马铃薯淀粉中1:5加入蒸馏水混合，调节pH为8，边搅拌边加入（2）中所得改性纳米结晶纤维素，再加入氧化剂，在35-45℃水浴中搅拌反应3h后，加入硫代硫酸钠水溶液终止反应，调节pH为10，加入1.6份无水硫酸钠和0.8份交联剂，继续恒温水浴搅拌反应2h，调节pH为6，在真空泵中用蒸馏水洗涤过滤，在50-55℃干燥箱中烘干，研磨得瓦楞纸胶黏剂。
进一步的，步骤（1）中向辐照马铃薯淀粉中加入水，调节水分含量为20%，密封静置10h后，放入600W的微波中加热25s，取出冷却，再烘干、研磨过100目筛，得到辐照-微波处理马铃薯淀粉。
进一步的，步骤（1）中酯化剂为醋酸酐和冰醋酸1:1混合而成；乙醇溶液浓度为95%。
进一步的，步骤（3）中氧化剂为次氯酸钠溶液，有效氯用量为2%；硫代硫酸钠水溶液的浓度为8%；交联剂为六偏磷酸钠。
其中，采用60Co-γ射线对马铃薯淀粉进行辐照处理，辐照剂量为20kGy，剂量率为1.6kGy/h，进行辐射处理，得到辐照马铃薯淀粉。
实施例2
一种用辐照-微波酯化马铃薯淀粉制备瓦楞纸胶黏剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）辐照-微波酯化马铃薯淀粉的制备：
向100份辐照-微波处理马铃薯淀粉中1:5加入去离子水，在30-35℃水浴中机械搅拌2h，滴加氢氧化钠控制pH为9，滴加12份的酯化剂，反应2h，用盐酸调节pH为7，离心，用乙醇溶液、蒸馏水各洗涤3次，烘干、粉碎过100目筛，得到辐照-微波酯化马铃薯淀粉；
（2）纳米结晶纤维素的表面改性：
将3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与乙醇混合成体积分数为8%的溶液，滴加盐酸调节pH为4，进行水解反应，按固液比1:100加入5份纳米结晶纤维素，在60-65℃下改性3h，过滤，得到改性纳米结晶纤维素；
（3）瓦楞纸胶黏剂的制备：
向（1）中所得辐照-微波酯化马铃薯淀粉中1:5加入蒸馏水混合，调节pH为9，边搅拌边加入（2）中所得改性纳米结晶纤维素，再加入氧化剂，在35-45℃水浴中搅拌反应4h后，加入硫代硫酸钠水溶液终止反应，调节pH为11，加入2份无水硫酸钠和1份交联剂，继续恒温水浴搅拌反应3h，调节pH为7，在真空泵中用蒸馏水洗涤过滤，在50-55℃干燥箱中烘干，研磨得瓦楞纸胶黏剂。
进一步的，步骤（1）中向辐照马铃薯淀粉中加入水，调节水分含量为20%，密封静置12h后，放入800W的微波中加热35s，取出冷却，再烘干、研磨过100目筛，得到辐照-微波处理马铃薯淀粉。
进一步的，步骤（1）中酯化剂为醋酸酐和冰醋酸1:1混合而成；乙醇溶液浓度为95%。
进一步的，步骤（3）中氧化剂为次氯酸钠溶液，有效氯用量为3%；硫代硫酸钠水溶液的浓度为10%；交联剂为六偏磷酸钠。
其中，采用60Co-γ射线对马铃薯淀粉进行辐照处理，辐照剂量为25kGy，剂量率为1.7kGy/h，进行辐射处理，得到辐照马铃薯淀粉。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（1）中未对辐照-微波处理马铃薯淀粉进行酯化改性，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（2）中未采用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对纳米结晶纤维素进行表面改性，除此外的方法步骤均相同。
对照组 申请号为201710559247.0的一种瓦楞纸板胶黏剂
为了对比本发明制得的瓦楞纸胶黏剂的性能，对上述实施例1、实施例2、对比实施例1、对比实施例2方法对应制得的瓦楞纸胶黏剂，以及对照组对应的瓦楞纸板胶黏剂按照行业标准进行性能检测，具体对比数据如下表1所示：
表1
按照本发明方法制作的瓦楞纸胶黏剂具有优异的耐水性能和粘结强度，且表干时间短；在对比实施例1中未对辐照-微波处理马铃薯淀粉进行酯化改性，导致瓦楞纸胶黏剂的耐水性能降低；在对比实施例2中未采用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对纳米结晶纤维素进行表面改性，导致瓦楞纸胶黏剂的粘结强度降低。
Claims (2)
1.一种用辐照-微波酯化马铃薯淀粉制备瓦楞纸胶黏剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）辐照-微波酯化马铃薯淀粉的制备：
向80-100份辐照-微波处理马铃薯淀粉中1:5加入去离子水，在30-35℃水浴中机械搅拌1-2h，滴加氢氧化钠控制pH为8-9，滴加9-12份的酯化剂，反应1-2h，用盐酸调节pH为6-7，离心，用乙醇溶液、蒸馏水各洗涤2-3次，烘干、粉碎过100目筛，得到辐照-微波酯化马铃薯淀粉；
（2）纳米结晶纤维素的表面改性：
将3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与乙醇混合成体积分数为8%的溶液，滴加盐酸调节pH为3-4，进行水解反应，按固液比1:100加入4-5份纳米结晶纤维素，在60-65℃下改性2-3h，过滤，得到改性纳米结晶纤维素；
（3）瓦楞纸胶黏剂的制备：
向（1）中所得辐照-微波酯化马铃薯淀粉中1:5加入蒸馏水混合，调节pH为8-9，边搅拌边加入（2）中所得改性纳米结晶纤维素，再加入氧化剂，在35-45℃水浴中搅拌反应3-4h后，加入硫代硫酸钠水溶液终止反应，调节pH为10-11，加入1.6-2份无水硫酸钠和0.8-1份交联剂，继续恒温水浴搅拌反应2-3h，调节pH为6-7，在真空泵中用蒸馏水洗涤过滤，在50-55℃干燥箱中烘干，研磨得瓦楞纸胶黏剂；
所述的一种用辐照-微波酯化马铃薯淀粉制备瓦楞纸胶黏剂的方法，步骤（1）中向辐照马铃薯淀粉中加入水，调节水分含量为20%，密封静置10-12h 后，放入600-800W的微波中加热25-35s，取出冷却，再烘干、研磨过100目筛，得到辐照-微波处理马铃薯淀粉；
所述的一种用辐照-微波酯化马铃薯淀粉制备瓦楞纸胶黏剂的方法，步骤（1）中酯化剂为醋酸酐和冰醋酸1:1混合而成；乙醇溶液浓度为95%；
所述的一种用辐照-微波酯化马铃薯淀粉制备瓦楞纸胶黏剂的方法，步骤（3）中氧化剂为次氯酸钠溶液，有效氯用量为2-3%；硫代硫酸钠水溶液的浓度为8-10%；交联剂为六偏磷酸钠。
2.根据权利要求1所述的一种用辐照-微波酯化马铃薯淀粉制备瓦楞纸胶黏剂的方法，其特征在于，采用 60Co-γ射线对马铃薯淀粉进行辐照处理，辐照剂量为20-25kGy，剂量率为 1.6-1.7kGy/h，进行辐射处理，得到辐照马铃薯淀粉。
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