CN111118951A - 一种淀粉乳化剂、制备方法及采用该乳化剂制备的阴离子akd表面施胶剂 - Google Patents

一种淀粉乳化剂、制备方法及采用该乳化剂制备的阴离子akd表面施胶剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种淀粉乳化剂，各组分重量份数如下：淀粉30‑40份、乳化剂30‑6份、淀粉酶0.1‑0.4份、缓溶剂1‑3份、催化剂0.5‑2.0份、氯乙酸4‑8份、中和剂1‑3份和水。其制备方法是将淀粉、乳化剂、淀粉酶和水混合，得淀粉乳，升温，加入缓溶剂和催化剂，然后加入氯乙酸充分反应，用中和剂调节体系pH值，得到淀粉乳化剂。本发明还提供一种阴离子型AKD表面施胶剂，其制备方法是将淀粉乳化剂和水混合，升温，高速搅拌下加入AKD原粉，然后加入高压均质机中均质冷却出料即得。本发明阴离子型AKD表面施胶剂可以与阴离子助剂有优异的相容性，同时显著降低吸水值、提高纸张的表面强度，有效改善印刷适性。

Description

一种淀粉乳化剂、制备方法及采用该乳化剂制备的阴离子AKD 表面施胶剂
技术领域
本发明涉及AKD表面施胶剂制备技术领域，具体涉及淀粉乳化剂，其制备方法，以及采用该乳化剂制备的阴离子AKD表面施胶剂。
背景技术
施胶的目的是使纸或纸板具有抗拒液体扩散和渗透的能力，以适于书写和防潮抗湿。在这一过程中，中性施胶剂AKD由于其良好的性能受到广泛的关注。
浆内施胶时，需要使用阳离子乳化剂使AKD带有正电荷，吸附在纤维上与其发生反应，产生施胶作用。但是在表面施胶时，没有压榨过滤和白水回流的影响，100％留着，表面施胶助剂很多是阴离子型的，容易与阳离子AKD乳液发生反应，使得助剂用量提高增加成本，同时可能会造成纸病，影响纸张品质。采用阴离子乳化剂乳化AKD，与荧光增白剂、颜料等阴离子助剂都有很好的配伍和相容性，消除阴阳离子反应产生的负面影响。
发明内容
本发明旨在提供一种淀粉乳化剂、制备方法及采用该乳化剂制备的阴离子AKD表面施胶剂，以解决背景技术存在的上述缺陷。
本发明是通过如下的技术方案实现的：
一种淀粉乳化剂，各组分的重量份数如下：
Figure BDA0002337131490000011
所述淀粉没有特别限定，可以选用各类淀粉，包括但不限于玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、绿豆淀粉。优选玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉中的至少一种。
所述乳化剂为非离子乳化剂，包括但不限于失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盘65)、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单硬脂肪酸酯(斯盘60)、失水山梨醇单油酸酯(斯盘80)、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯(斯盘40)、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘20)、聚氧化乙烯硬脂肪酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇单硬脂肪酸酯(吐温61)、聚氧化乙烯(5)失水山梨醇单油酸酯(吐温81)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三硬脂酸酯(吐温65)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯(吐温85)、聚氧化乙烯单油酸酯、脂肪醇胺聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温21)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单硬脂肪酸酯(吐温60)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单棕榈酸酯(吐温40)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20)中的至少一种。优选失水山梨醇单油酸酯(斯盘80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘20)中的至少一种。
优选的，所述淀粉酶选自α-淀粉酶、β-淀粉酶、γ-淀粉酶、异淀粉酶中的至少一种。
优选的，所述缓溶剂选自硫酸钠、氯化钠、硫酸钾中的至少一种。
优选的，所述催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种。
优选的，所述中和剂选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸或冰醋酸中的至少一种。
本发明还提供上述淀粉乳化剂的制备方法，具体包括如下步骤：将淀粉、乳化剂、淀粉酶和水混合，得淀粉乳，升温，加入缓溶剂和催化剂，然后加入氯乙酸充分反应，用中和剂调节体系pH值至3.0-5.0，得到所述淀粉乳化剂。
优选的，所述淀粉乳化剂的制备方法，具体包括如下步骤：将淀粉、乳化剂、淀粉酶和水混合，得淀粉乳，升温45-60℃，保温0.5-2h，搅拌下加入缓溶剂、催化剂；加入氯乙酸水溶液，反应4-7h，用中和剂调节体系pH值至3.0-5.0，降温得到所述淀粉乳化剂。
本发明还进一步提供包含上述淀粉乳化剂的一种阴离子型AKD表面施胶剂，具体的，各组分的重量份数如下：AKD原粉100份、淀粉乳化剂30-50份和适量水。
优选的，所述AKD原粉选自十六烷基烯酮二聚体、十四烷基烯酮二聚体、十二烷基烯酮二聚体中的至少一种。
该阴离子型AKD表面施胶剂的制备方法包括如下步骤：将所述淀粉乳化剂和水混合，升温至65-80℃，高速搅拌下加入AKD原粉，然后加入高压均质机中均质冷却出料，得到所述阴离子型AKD表面施胶剂。
本发明根据一部分纸机表面施胶添加荧光增白剂、颜料等阴离子助剂的特点，设计并合成阴离子型AKD表面施胶剂，该阴离子型AKD表面施胶剂可以与荧光增白剂、颜料等阴离子助剂有优异的相容性，同时显著降低Cobb值、提高纸张的表面强度，有效改善印刷适性。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行阐述，但并不限制本发明。如无特别说明，各原料均为市售产品。
实施例1
(1)淀粉乳化剂的制备：
在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入185g去离子水、4g失水山梨醇单油酸酯(斯盘80)、1gα-淀粉酶和100g玉米淀粉，升温60℃，保温1h，搅拌下加入缓溶剂无水硫酸钠5g，加入重量浓度为32％的氢氧化钠至溶液的PH为11.0，另一烧杯中加入10g水溶解7g氯乙酸，然后加入到淀粉乳中，反应4h，用盐酸调节体系PH至4.0。降温到30℃以下，过滤出料。
(2)阴离子型AKD表面施胶剂的制备：
在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入50g淀粉乳化剂和100g水，升温到75℃，加入100g熔融AKD原粉，高速搅拌20分钟后，倒入高压均质机40MPa均质一次，降温过滤出料。
实施例2
(1)淀粉乳化剂的制备：
在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入150g去离子水、10g聚氧化乙烯(20)、1gβ-淀粉酶和100g玉米淀粉，升温55℃，保温2h，搅拌下加入缓溶剂氯化钠8g，加入重量浓度为32％的氢氧化钠至溶液的PH为12.0，另一烧杯中加入10g水溶解9g氯乙酸，然后加入到淀粉乳中，反应6h，用磷酸调节体系PH至3.0。降温到30℃以下，过滤出料。
(2)阴离子型AKD表面施胶剂的制备：
在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入40g淀粉乳化剂和100g水，升温到80℃，加入100g熔融AKD原粉，高速搅拌10分钟后，倒入高压均质机40MPa均质一次，降温过滤出料。
实施例3
(1)淀粉乳化剂的制备：
在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入170g去离子水、8g失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘20)、1gγ-淀粉酶-淀粉酶和100g小麦淀粉，升温45℃，保温2h，搅拌下加入缓溶剂无水硫酸钠5g，加入重量浓度为32％的氢氧化钠至溶液的PH为12.5，另一烧杯中加入10g水溶解10g氯乙酸，然后加入到淀粉乳中，反应5h，用醋酸调节体系PH至4.0。降温到30℃以下，过滤出料。
(2)阴离子型AKD表面施胶剂的制备：
在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入50g淀粉乳化剂和100g水，升温到75℃，加入100g熔融AKD原粉，高速搅拌20分钟后，倒入高压均质机40MPa均质一次，降温过滤出料。
对比例
配制500克10wt％氧化淀粉水溶液，升温至90℃，保温糊化30min后调至65℃恒温，备用。再加入对比例与实施例1～3配方制备的施胶剂(淀粉：表面施胶剂：OBA＝50：2:：6.5(干/湿/湿))。
(1)淀粉乳化剂的制备：
在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入185g去离子水、4g失水山梨醇单油酸酯(斯盘80)、100g阳离子淀粉，升温60℃，保温1h。
(2)AKD表面施胶剂的制备：
在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入50g淀粉乳化剂和100g水，升温到75℃，加入100g熔融AKD原粉，高速搅拌20分钟后，倒入高压均质机40MPa均质一次，降温过滤出料。
应用实施例
使用实施例1-3制备的阴离子型AKD表面施胶剂和对比例分别在特种纸上使用上述胶料，在实验室小型施胶机上，以相同的施胶量(单面1.8g/m2)进行单面施胶，施胶后的纸样以相同的温度、时间(150℃*20s)在上光机上进行干燥，检测纸样熟化5min后60sCobb值。
Cobb值测定：采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的XSH型可勃吸收性测定仪按GB/T 1540-2002方法检测待测纸样。
表面强度测定：采用IGT印刷适性仪检测待测纸样。
判定标准：Cobb值越小越好，表面强度越大越好。测定结果见表1所示。
表1产品性能指标
样品 Cobb值(g/m<sup>2</sup>) 表面强度(m/s)
空白 107 0.09
对比例 42.9 0.45
实施例1 28.5 0.56
实施例2 27.4 0.55
实施例3 27.7 0.56
从上述应用结果可以看出：使用本发明的阴离子型AKD表面施胶剂，与对比例相比，不但能降低纸张的Cobb值，同时能提高纸张的表面强度。同时，由于采用阴离子乳化剂乳化AKD，与荧光增白剂、颜料等阴离子助剂都有很好的配伍和相容性，消除阴阳离子反应产生的负面影响。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种淀粉乳化剂，其特征在于，各组分的重量份数如下：
Figure FDA0002337131480000011
2.如权利要1所述的淀粉乳化剂，其特征在于，所述淀粉选自玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉中的至少一种。
3.如权利要1所述的淀粉乳化剂，其特征在于，所述乳化剂为非离子乳化剂，具体选自失水山梨醇单油酸酯、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯中的至少一种。
4.如权利要1所述的淀粉乳化剂，其特征在于，所述淀粉酶选自α-淀粉酶、β-淀粉酶、γ-淀粉酶、异淀粉酶中的至少一种。
5.如权利要求1所述的淀粉乳化剂，其特征在于，所述缓溶剂选自硫酸钠、氯化钠、硫酸钾中的至少一种。
6.如权利要求1所述的淀粉乳化剂，其特征在于，所述催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种；所述中和剂选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸或冰醋酸中的至少一种。
7.如权利要求1-6任一项所述淀粉乳化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将淀粉、乳化剂、淀粉酶和水混合，得淀粉乳，升温，加入缓溶剂和催化剂，然后加入氯乙酸充分反应，用中和剂调节体系pH值至3.0-5.0，得到所述淀粉乳化剂。
8.一种阴离子型AKD表面施胶剂，其特征在于，各组分的重量份数如下：AKD原粉100份、权利要求1-7任一项所述的淀粉乳化剂30-50份和适量水。
9.如权利要求8所述的阴离子型AKD表面施胶剂，其特征在于，所述AKD原粉选自十六烷基烯酮二聚体、十四烷基烯酮二聚体、十二烷基烯酮二聚体中的至少一种。
10.如权利要求8或9所述阴离子型AKD表面施胶剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述淀粉乳化剂和水混合，升温至65-80℃，高速搅拌下加入AKD原粉，然后加入高压均质机中均质冷却出料，得到所述阴离子型AKD表面施胶剂。
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