CN110343485B - 一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：(1)将原淀粉与去离子水混合配成40‑45％的淀粉乳，然后用氢氧化钠调节PH值至7‑11，40‑60℃下进行氧化反应，反应结束后加入还原剂反应掉没反应的氧化剂，反应结束后加入碳酸氢钠调节PH在7‑11，加入酯化剂进行酯化反应，酯化结束后用酸中和，清水洗涤，抽滤烘干得淀粉颗粒。(2)将步骤(1)所得的淀粉颗粒调配成40‑50％淀粉乳，糊化后将pH值调至6.5‑7.5，加入适量分散剂、消泡剂和水配成淀粉胶粘剂。本发明的主要特征在于选用的酯化剂由阴阳离子组成，其中阳离子为羧基功能化的长链取代甲基咪唑，阴离子为四氟硼酸根。该酯化剂可起到抗凝沉和增稠双重效果。

Description

一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种纸箱用淀粉胶粘剂。
背景技术
瓦楞纸板经过模切、压痕、钉箱或粘箱制成瓦楞纸箱。瓦楞纸箱是一种应用最广的包装制品，用量一直是各种包装制品之首。目前，瓦楞纸箱已经成为现代包装中使用最广泛的包装容器，也是当今世界各国所采用的最重要的包装形式之一。与人民生活密切相关的食品行业、电子电器行业、饮料行业、机械行业、医药行业、日化行业等各个行业均不断推出新产品，出口数量与品种也逐日增加，这极大的带动了作为产品外包装的瓦楞纸箱生产。这些行业用户不仅对纸箱的需求量大幅增加，还对纸箱的防潮、美观、环保、抗磨等提出了更高要求。瓦楞纸箱粘箱时需要使用粘合剂，粘合剂是具有粘性的物质，借助其粘性能将两种分离的材料连接在一起。
粘合剂的种类很多，目前大都使用淀粉粘合剂。淀粉胶粘剂是可再生天然高分子粘合剂，具有来源广、价格低廉、无毒、无味、对环境无污染和粘合力强等优点而被广泛推广。天然的淀粉经过物理或化学改性后，具有更优良的性质，广泛地应用在纸张、标签和瓦楞纸板等生产方面。在变性淀粉中，氧化淀粉胶粘剂占有相当大的比例。天热淀粉是以葡萄糖为结构单元的高聚物，具有糊粘度大、流动性差和稳定性差等缺点。经过氧化剂轻度氧化后，葡萄糖结构单元上的羟基被氧化成醛基和羧基，同时会伴随分子环间的糖苷键部分断裂，变成聚合度较低的氧化淀粉。氧化淀粉改善了糊化淀粉胶粘剂强度低、贮存期短和干燥速度慢等缺点。然而现有氧化淀粉粘合剂仍然存在抗凝沉性低，储存稳定性差的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，具体研究方案如下：
一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将原淀粉与去离子水混合配成40-45％的淀粉乳，然后用氢氧化钠调节PH值至7-11，40-60℃下进行氧化反应，反应结束后加入还原剂反应掉没反应的氧化剂，反应结束后加入碳酸氢钠调节PH在 7-11，加入酯化剂进行酯化反应，酯化结束后用酸中和，清水洗涤，抽滤烘干得淀粉颗粒。
(2)将步骤(1)所得的淀粉颗粒调配成40-50％淀粉乳，糊化后将pH值调至6.5-7.5，加入适量分散剂、消泡剂和水配成淀粉胶粘剂。
进一步的，所述原淀粉包括玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉或马铃薯淀粉中的至少一种；
进一步的，所述氧化反应所用的氧化剂包括过氧化氢、次氯酸钠、高锰酸钾中的至少一种；
进一步的，所述还原剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫酸钠或硫酸亚铁中的至少一种；
进一步的，所述酯化剂结构如下式所示，
Figure BDA0002169807100000031
该酯化剂由阴阳离子组成，其中阳离子为羧基功能化的长链取代甲基咪唑，阴离子为四氟硼酸根。一方面，该结构中的羧基官能团能与玉米淀粉中的羟基发生酯化反应生成疏水性的长链酯基化合物，同时离子型结构使其具有一定的亲水特性，这种双亲特性使其具有较好的乳化特性；另一方面，四氟硼酸根阴离子还具有络合性质，能与淀粉中的含氧基团发生络合，起到增稠剂的作用，同时还降低了淀粉分子之间的结合，降低了凝聚趋势从而提高其抗凝沉效果。
进一步的，所述酸为盐酸、硫酸、磷酸或醋酸中的至少一种；
进一步的，所述分散剂为非离子表面PE-6200，表面活性剂 Dyno160、润湿分散剂CF-10中的至少一种；
进一步的，所述消泡剂为水性有机硅消泡剂(Q-119)与油性有机硅消泡剂(DF-886)的混合物，二者质量比为1:1。
本发明的有益效果在于采用自制的羧酸功能化的离子型化合物作为酯化剂，显著提高了其抗凝沉效果。该法制备的淀粉胶粘剂贮存周期长，抗凝沉效果好，特别适用于瓦楞纸箱胶粘剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动所做的等同替换或改进，都在本发明的保护范围之内。
酯化剂的制备:
在本发明中酯化剂由发明人自行合成，具体合成路线包括取代反应和离子交换反应两步，以3-十二烷酸-1-甲基咪唑四氟硼酸盐为例，具体方案如下：
Figure BDA0002169807100000041
(1)在甲醇溶剂中将1-甲基咪唑与12-溴代十二烷酸按摩尔比 1:1混合后，回流反应12h，蒸干溶剂得3-十二烷酸-1-甲基咪唑溴盐；
(2)将步骤1制备的溴盐与四氟硼酸钠在水溶液中室温反应 24h，然后用二氯甲烷萃取，制得3-十二烷酸-1-甲基咪唑四氟硼酸盐。
对上述制备的3-十二烷酸-1-甲基咪唑四氟硼酸盐采用H NMR 进行分析，结果如下：1H NMR(600MHz,DMSO)δ＝1.3-2.2(10×CH2) 3.72(CH3),5.1(CH2),7.75(CH),7.92(CH),8.92(CH),11.87ppm(OH).
实施例1.
一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将玉米淀粉与去离子水混合配成40％的淀粉乳5kg，然后用氢氧化钠调节PH值至7-11，45℃下加入30％双氧水120g，剧烈搅拌进行氧化反应，氧化过程维持PH值在7-11；氧化反应30min后加入还原剂亚硫酸氢钠，还原剂的加入量以确保反应液不会使淀粉碘化钾试纸变色为终点；反应结束后加入碳酸氢钠调节PH在7-11，加入 3-十二烷酸-1-甲基咪唑四氟硼酸盐进行酯化反应，酯化结束后用盐酸调节pH值到中性，清水洗涤，抽滤烘干得淀粉颗粒。
(2)将步骤(1)所得的淀粉颗粒调配成45％的淀粉乳4kg，糊化后将pH值调至6.5-7.5，加入Dyno160型表面活性剂60g，水性有机硅消泡剂(Q-119，20g)与油性有机硅消泡剂(DF-886，20g)的混合物，55℃下继续搅拌混合制成抗凝沉淀粉粘合剂。
实施例2.
一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将玉米淀粉与去离子水混合配成40％的淀粉乳5kg，然后用氢氧化钠调节PH值至7-11，45℃下加入次氯酸钠40g，剧烈搅拌进行氧化反应，氧化过程维持PH值在7-11；氧化反应30min后加入还原剂硫酸亚铁，还原剂的加入量以确保反应液不会使淀粉碘化钾试纸变色为终点；反应结束后加入碳酸氢钠调节PH在7-11，加入3- 十四烷酸-1-甲基咪唑四氟硼酸盐进行酯化反应，酯化结束后用盐酸调节pH值到中性，清水洗涤，抽滤烘干得淀粉颗粒。
(2)将步骤(1)所得的淀粉颗粒调配成45％的淀粉乳4kg，糊化后将pH值调至6.5-7.5，加入PE-6200型非离子表面60g，水性有机硅消泡剂(Q-119，20g)与油性有机硅消泡剂(DF-886，20g)的混合物，55℃下继续搅拌混合制成抗凝沉淀粉粘合剂。
实施例3.
一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将小麦淀粉与去离子水混合配成45％的淀粉乳5kg，然后用氢氧化钠调节PH值至7-11，50℃下加入30％双氧水120g，剧烈搅拌进行氧化反应，氧化过程维持PH值在7-11；氧化反应45min后加入还原剂亚硫酸钠，还原剂的加入量以确保反应液不会使淀粉碘化钾试纸变色为终点；反应结束后加入碳酸氢钠调节PH在7-11，加入 3-十二烷酸-1-甲基咪唑四氟硼酸盐进行酯化反应，酯化结束后用盐酸调节pH值到中性，清水洗涤，抽滤烘干得淀粉颗粒。
(2)将步骤(1)所得的淀粉颗粒调配成45％的淀粉乳4kg，糊化后将pH值调至6.5-7.5，加入PE-6200型非离子表面60g，水性有机硅消泡剂(Q-119，20g)与油性有机硅消泡剂(DF-886，20g)的混合物，55℃下继续搅拌混合制成抗凝沉淀粉粘合剂。
实施例4.
一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将木薯淀粉与去离子水混合配成40％的淀粉乳5kg，然后用氢氧化钠调节PH值至7-11，50℃下加入高锰酸钾50g，剧烈搅拌进行氧化反应，氧化过程维持PH值在7-11；氧化反应30min后加入还原剂硫酸亚铁，还原剂的加入量以确保反应液不会使淀粉碘化钾试纸变色为终点；反应结束后加入碳酸氢钠调节PH在7-11，加入3- 十六烷酸-1-甲基咪唑四氟硼酸盐进行酯化反应，酯化结束后用盐酸调节pH值到中性，清水洗涤，抽滤烘干得淀粉颗粒。
(2)将步骤(1)所得的淀粉颗粒调配成45％的淀粉乳4kg，糊化后将pH值调至6.5-7.5，加入PE-6200型非离子表面60g，水性有机硅消泡剂(Q-119，20g)与油性有机硅消泡剂(DF-886，20g)的混合物，55℃下继续搅拌混合制成抗凝沉淀粉粘合剂。
对比例1，2
为展示本发明效果，对上述实施例1(对比例1)，实施例4(对比例2)，在相同配方体系下用常规酯化剂醋酸乙烯酯代替本发明酯化剂制成淀粉糊，并比较其抗凝沉效果。相关数据如表1所述:
表1.淀粉糊的抗凝沉性比较
Figure BDA0002169807100000071
Figure BDA0002169807100000081
由表1数据可见，本发明淀粉胶粘剂配方的淀粉糊具有较好的抗凝沉效果。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种淀粉胶粘剂用酯化剂，其特征在于，包括如下结构通式:
Figure FDA0002670485380000011
该酯化剂结构中既包含参与酯化反应的羧基官能团，又包括有缔合增稠效果的BF4ˉ。
2.一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将原淀粉与去离子水混合配成40-45％的淀粉乳，然后用氢氧化钠调节pH 值至7-11，40-60℃下进行氧化反应，反应结束后加入还原剂反应掉没反应的氧化剂，反应结束后加入碳酸氢钠调节pH 值在7-11，加入酯化剂进行酯化反应，酯化结束后用酸中和，清水洗涤，抽滤烘干得淀粉颗粒；
(2)将步骤(1)所得的淀粉颗粒调配成40-50％淀粉乳，糊化后将pH值调至6.5-7.5，加入适量分散剂、消泡剂和水配成淀粉胶粘剂；
其特征在于，所述酯化剂为权利要求1所述酯化剂。
3.根据权利要求2所述一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，其特征在于，所述原淀粉包括玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉或马铃薯淀粉中的至少一种。
4.根据权利要求2所述一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，其特征在于，所述氧化反应所用的氧化剂包括过氧化氢、次氯酸钠、高锰酸钾中的至少一种。
5.根据权利要求2所述一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，其特征在于，所述还原剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫酸钠或硫酸亚铁中的至少一种。
6.根据权利要求2所述一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，其特征在于，所述酸为盐酸、硫酸、磷酸或醋酸中的至少一种。
7.根据权利要求2所述一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，其特征在于，所述分散剂为非离子表面PE-6200，润湿分散剂CF-10中的至少一种。
8.根据权利要求2所述一种氧化抗凝沉淀粉粘合剂的制备方法，其特征在于，所述消泡剂为水性有机硅消泡剂Q-119与油性有机硅消泡剂DF-886的混合物，二者质量比为1:1。
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