CN111139001B - 一种抗菌型淀粉胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌型淀粉胶粘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌型淀粉胶粘剂及其制备方法，本发明所述淀粉胶粘剂原料包括淀粉100份、氧化石墨烯8~15份、壳聚糖3~8份、氧化剂2~5份、硼砂1~5份，水250~450份，通过添加壳聚糖提高淀粉胶粘剂在环境中的抗菌作用，并利用壳聚糖上的羟基和氨基，增强淀粉胶粘剂与粘接纸张的粘接强度。本发明通过将壳聚糖接枝在石墨烯上，提高壳聚糖在淀粉胶粘剂中的分散程度，并提高淀粉粘结剂本身的强度，有利于粘接物之间粘接性的增强。

Description

一种抗菌型淀粉胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，更具体地，涉及一种抗菌型淀粉胶粘剂及其制备方法。
背景技术
淀粉胶粘剂是以淀粉为基料制成的天然胶粘剂，大量的用于纸板粘贴、邮票上胶、木材加工、书籍装订等方面。在玉米、小麦、木薯等农产品中含有大量的淀粉，这些淀粉通过物理、化学方法，可加工成可溶淀粉、糊精、羟乙醚淀粉等多种形式。现有的淀粉胶粘剂与淀粉为原料，在加热和添加强碱是淀粉氧化糊化得到具有粘性的淀粉胶，并还进一步地添加硼砂对淀粉胶进行微交联增韧。但是，该淀粉胶粘剂存在粘接强度，耐水性和稳定性差的缺陷。另外，由于其使用淀粉有机物作为原料，有机成分易受到微生物的青睐，在潮湿的环境中更容易受到霉菌的污染，微生物的生长和繁殖会分解淀粉胶粘剂中的有机成分，因而容易导致粘接性能的降低，并且霉菌等对产品外观及安全性等质量造成严重的影响，导致产品品质问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有淀粉胶粘剂的抗菌性的不足，提供一种抗菌型淀粉胶粘剂。
本发明要解决的另一技术问题是一种抗菌型淀粉胶粘剂的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种抗菌型淀粉胶粘剂，其原料的成分及其重量份包括为淀粉100份、氧化石墨烯8~15份、壳聚糖3~8份、氧化剂2~5份、硼砂1~5份，水250~450份。
优选地，所述抗菌型淀粉胶粘剂其原料的成分及其重量份包括淀粉100份、氧化石墨烯12份、壳聚糖5份、氧化剂3份、硼砂2份，水300份。
进一步地，所述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉和马铃薯淀粉的一种或多种。
进一步地，所述氧化剂为次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾的一种或多种。
根据上述的抗菌型淀粉胶粘剂，其制备步骤包括：
S1.将淀粉加入水中，升温至40~60℃，加入双氧水，搅拌反应得到氧化淀粉液；
S2.在S1中的氧化淀粉液中加入氢氧化钠搅拌均匀，反应后得到糊化淀粉液；
S3.将氧化石墨烯酰氯化，然后加入壳聚糖接枝，得到壳聚糖接枝石墨烯；
S4.在S2的糊化淀粉液中加入硼砂和S3制备的壳聚糖接枝石墨烯，搅拌得到抗菌型淀粉胶粘剂。
进一步地，S1中淀粉在水中的固含量在30~45%；S1所述氧化反应时间为40~60min。
进一步地，S2所述糊化反应时间为10~20min。
进一步地，S3中壳聚糖接枝石墨烯的具体步骤包括：
Y1.将氧化石墨烯与氯化亚砜溶液混合，反应，洗涤干燥后得到酰氯化的氧化石墨烯；
Y2.将壳聚糖溶解在有机溶剂中，加入Y1得到的酰氯化的氧化石墨烯，反应，过滤，得到壳聚糖接枝石墨烯。
Y1中反应温度为70~80℃，反应时间为24~48h；Y2中反应温度为120~140℃，反应时间为48~72h。
Y2所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
与现有技术相比，有益效果是：
本发明创造性的将壳聚糖接枝在氧化石墨烯上，并将其均匀分散至淀粉胶粘剂中，一方面，可以显著提高淀粉胶粘剂的抗菌性能，增强淀粉胶粘剂的在潮湿环境中抗菌性能。同时壳聚糖接枝在氧化石墨烯上更加有利于壳聚糖在淀粉胶粘剂中的分散。另一方面，壳聚糖上拥有较多的羟基和氨基，能够增强淀粉胶粘剂与粘接纸张的的粘接强度，接枝的石墨烯在淀粉胶粘剂中的分散，进一步提高淀粉粘结剂本身的强度，有利于粘接物之间粘接性能的增强。
具体实施方式
下面结合实施例进一步解释和阐明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。若未特别指明，实施例中所用的方法和设备为本领常规方法和设备，所用原料均为常规市售原料。
实施例1
本实施例提供一种抗菌型胶粘剂的制备方法，其制备步骤包括：
S1.将淀粉加入水中，然后升温至40~60℃，搅拌均匀，固含量为30~45，加入30%的双氧水，搅拌反应40~60min得到氧化淀粉液；
S2.在S1中的氧化淀粉液中加入氢氧化钠搅拌均匀，反应10~20min后得到糊化淀粉液；
S3.将氧化石墨烯与氯化亚砜溶液混合配置1:80~100g/mL的溶液，在70~80℃反应24~48h，洗涤干燥后得到酰氯化的氧化石墨烯；
S4.将壳聚糖溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，加入酰氯化的氧化石墨烯，在120~140℃反应48~72h，过滤，得到壳聚糖接枝石墨烯然后加入壳聚糖接枝，得到壳聚糖接枝石墨烯；
S5.在S2的糊化淀粉液中加入硼砂和S4制备的壳聚糖接枝石墨烯，搅拌得到抗菌型淀粉胶粘剂。
实施例2~7
本实施例提供表1中所示原料及其重量份数按照实施例1所述方法制备抗菌型淀粉胶粘剂，其成分如表1（重量份）：
表1
实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
淀粉 100 100 100 100 100 100
氧化石墨烯 10 12 15 12 8 12
壳聚糖 5 3 8 5 6 5
氧化剂 3 2 5 3 3 3
硼砂 2 1 3 2 5 2
水 300 250 300 300 400 350
其中，实施例2采用玉米淀粉，实施例3采用小麦淀粉，实施例4采用马铃薯淀粉，实施例5~7采用木薯淀粉。
对比例1
对比例1与实施例5 的制备工艺相同，其区别在于本对比例未添加壳聚糖，直接加入石墨烯于淀粉胶粘剂中。
对比例2
对比例2与实施例5 的制备工艺相同，其区别在于本对比例未添加石墨烯，直接添加壳聚糖于淀粉胶粘剂中。
对比例3
对比例2与实施例5 的制备工艺相同，其区别在于本对比例未将壳聚糖接枝于石墨烯，而是直接添加壳聚糖和石墨烯于淀粉胶粘剂中。
将实施例2~6制备得到的抗菌性淀粉胶粘剂进行粘接强度的检测，相较于不添加壳聚糖和氧化石墨烯的纯淀粉胶粘剂，其粘接强度有明显的提升，其提升效果如表2所示：
表2
序号 干强（MPa） 湿强（MPa）
实施例2 9.7 5.4
实施例3 9.3 5.1
实施例4 8.8 5.1
实施例5 9.2 5.6
实施例6 9.1 4.9
实施例7 8.7 5.0
对比例1 5.1 3.4
对比例2 7.8 3.9
对比例3 7.9 4.3
将实施例4、5、6制备的抗菌型淀粉胶粘剂根据QB/T 2591 2003进行真菌抗菌的性能检测，结果如表3所示：
表3
序号 抑菌圈大小（mm）
实施例4 18
实施例5 26
实施例6 17
纯淀粉胶粘剂 5
由表2和表3看出，在原淀粉胶粘剂中加入壳聚糖接枝改性的氧化石墨烯有效的提高了淀粉胶粘剂的抗菌性能，并在壳聚糖含有大量的羟基和氨基基团的作用下，提高了粘接强度。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗菌型淀粉胶粘剂，其特征在于，其原料的成分及其重量份包括为淀粉100份、氧化石墨烯8～15份、壳聚糖3～8份、氧化剂2～5份、硼砂1～5份，水250～450份；
制备步骤包括：
S1.将淀粉加入水中，升温至40～60℃，加入氧化剂，搅拌反应得到氧化淀粉液；
S2.在S1中的氧化淀粉液中加入氢氧化钠搅拌均匀，反应后得到糊化淀粉液；
S3.将氧化石墨烯与氯化亚砜溶液混合，反应，洗涤干燥后得到酰氯化的氧化石墨烯；
S4.将壳聚糖溶解在有机溶剂中，加入S3得到的酰氯化的氧化石墨烯，反应，过滤，得到壳聚糖接枝石墨烯；
S5.在S2的糊化淀粉液中加入硼砂和S3制备的壳聚糖接枝石墨烯，搅拌得到抗菌型淀粉胶粘剂。
2.根据权利要求1所述抗菌型淀粉胶粘剂，其特征在于，其原料的成分及其重量份包括淀粉100份、氧化石墨烯12份、壳聚糖5份、氧化剂3份、硼砂2份，水300份。
3.根据权利要求1或2所述抗菌型淀粉胶粘剂，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉和马铃薯淀粉的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述抗菌型淀粉胶粘剂，其特征在于，所述氧化剂为次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾的一种或多种。
5.根据权利要求1所述抗菌型淀粉胶粘剂，其特征在于，S1中淀粉在水中的固含量在30～45％；S1所述氧化反应时间为40～60min。
6.根据权利要求1所述抗菌型淀粉胶粘剂，其特征在于，S2所述糊化反应时间为10～20min。
7.根据权利要求1所述抗菌型淀粉胶粘剂，其特征在于，S3中反应温度为70～80℃，反应时间为24～48h；S4 中反应温度为120～140℃，反应时间为48～72h。
8.根据权利要求1所述抗菌型淀粉胶粘剂，其特征在于，S4所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
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