CN113683982A - 一种瓦楞纸复合用胶及其制备方法 - Google Patents

一种瓦楞纸复合用胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及胶粘剂技术领域，具体公开了一种瓦楞纸复合用胶及其制备方法，包括以下重量份的原料：玉米淀粉250‑350份、改性木薯淀粉40‑60份、氢氧化钠9‑12份、硼砂1‑3份、膨润土2‑6份、填料6‑10份、催干剂4‑6份、水1000‑1300份；催干剂由山梨糖醇、聚丙烯酸钠以及聚乙烯醇组成，所述山梨糖醇、聚丙烯酸钠以及聚乙烯醇的重量比为1:(0.5‑1):(1‑2)；制备方法为：将500‑600重量份的水加热至35‑50℃，后加入玉米淀粉、改性木薯淀粉混合，混合均匀后，加入氢氧化钠继续混合均匀；60‑80min后加入余量的水、硼砂混合均匀，得到第一混合物；后加入填料、催干剂、膨润土混合均匀，得到瓦楞纸复合用胶；本申请的瓦楞纸复合用胶具有干燥速度快的优点。

Description

一种瓦楞纸复合用胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，尤其是涉及一种瓦楞纸复合用胶及其制备方法。
背景技术
瓦楞纸复合用胶是瓦楞纸板生产过程中重要的胶粘剂，主要以淀粉类为基料的复合用胶为主，具有价格低廉、来源广泛的优点。
公开号为CN101134881A，公开日为2008年03月05日的中国专利申请公开了一种生产高强度耐水瓦楞纸板用淀粉胶粘剂，由下列重量比的原料组成：水50-90份；淀粉20-40份；烧碱0.5-3.5份；悬浮剂0.1-0.2份；硼砂0.25-0.3份；架桥剂0.6-2.0份；所述水的温度为35－36℃。
通过上述相关技术，虽然淀粉胶粘剂中的水分可有效润湿瓦楞纸，软化纸张纤维，为其后的贴合过程打开通道，但由于渗入瓦楞纸纤维表面孔隙的水分较多，容易导致瓦楞纸含水量较大，胶粘剂的干燥速度较慢。
发明内容
为了提高瓦楞纸复合用胶的干燥速度，本申请提供了一种瓦楞纸复合用胶及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种瓦楞纸复合用胶，采用如下的技术方案：
一种瓦楞纸复合用胶，包括以下重量份的原料：
玉米淀粉250-350份；
改性木薯淀粉40-60份；
氢氧化钠9-12份；
硼砂1-3份；
膨润土2-6份；
填料6-10份；
催干剂5-8份；
水1000-1300份；
所述催干剂由山梨糖醇、聚丙烯酸钠以及聚乙烯醇组成，所述山梨糖醇、聚丙烯酸钠以及聚乙烯醇的重量比为1:(0.5-1):(1-2)。
通过采用上述技术方案，加入膨润土、催干剂，并和玉米淀粉、改性木薯淀粉共同作用，提高瓦楞纸复合用胶的干燥速度。膨润土和填料共同作用，堵塞部分纸纤维孔隙，减少水分渗入瓦楞纸纤维中，从而使得水分有效朝空气中挥发，加快干燥速度。催干剂采用山梨糖醇以及一些高分子化合物，并和玉米淀粉、改性木薯淀粉共同配合，提高共混体系中高分子化合物成模块化，同时减少玉米淀粉、改性木薯淀粉中葡萄糖单元的羟基、羰基等与水以氢键结合；玉米淀粉可与催干剂互相接枝脱水，形成网络结构，加速水分挥发，加快干燥速度，也可提高复合用胶的粘结强度。
综上所述，通过膨润土、填料、改性木薯淀粉、催干剂共同配合，分别从堵塞纸纤维孔隙、加入高分子化合物等途径，提高瓦楞纸复合用胶使用时水分的挥发速度。
优选的，所述填料包括高岭土、核桃壳粉中的至少一种。
通过采用上述技术方案，高岭土、核桃壳粉与膨润土配合，使得较细的颗粒均匀分布在纸表面纤维孔隙中，阻止水分进行纤维，加快瓦楞纸复合用胶的干燥速度。同时填料、膨润土与淀粉可生成高粘结性物质，有效增强瓦楞纸复合用胶的粘结强度。
优选的，所述改性木薯淀粉由以下步骤制备得到：
A1:将木薯淀粉与水混合，混合均匀后加入非离子表面活性剂，混合均匀后得到初级木薯淀粉；
A2:在75-85℃的温度下，将初级木薯淀粉与聚丙烯酰胺混合，混合均匀后加入引发剂、硅烷偶联剂，混合均匀后，待1-3h后，进行烘干、粉碎，得到改性木薯淀粉。
通过采用上述技术方案，首先加入非离子表面活性剂，减少木薯淀粉的聚集，提高分散效果，使得木薯淀粉更好地与其他原料均匀混合。后加入聚丙烯酰胺，通过引发剂、硅烷偶联剂的作用，将初级木薯淀粉与聚丙烯酰胺共聚，堵塞纸纤维表面孔隙的同时，进一步减少木薯淀粉中的羟基等基团与水以氢键结合，从而进一步提高瓦楞纸复合用胶的干燥速度，缩短干燥时间。
优选的，所述木薯淀粉、聚丙烯酰胺、以及非离子表面活性剂的重量比为1:(0.2-0.5):(0.01-0.03)。
通过采用上述技术方案，优选改性木薯淀粉制备过程中各原料的重量比，多种原料相互配合，获得的改性木薯淀粉加入瓦楞纸复合用胶中后，赋予其较快的干燥速度，同时也防止各原料加入较多，从而有效减少原料浪费，节约成本。
优选的，所述步骤A1中，所述非离子表面活性剂包括烷基糖苷、聚山梨酯中的至少一种。
通过采用上述技术方案，优选烷基糖苷、聚山梨酯，有效对木薯淀粉表面进行改性，赋予木薯淀粉较好的分散性能，从而可有效与聚丙烯酰胺更好地结合，将羟基隐藏起来，减少木薯淀粉中的羟基等基团与水以氢键结合，从而进一步提高干燥速度，缩短干燥时间。
优选的，所述瓦楞纸复合用胶的原料中还包括重量份数为1-3份的促进剂，所述促进剂包括桉木粉、碳化硼中的至少一种。
通过采用上述技术方案，促进剂中的桉木粉中含有较多的氯化钾，与碳化硼、膨润土配合后，形成钾基类膨润土，进一步堵塞瓦楞纸纤维表面的孔隙，减少水分渗透，达到快干目的；碳化硼与桉木粉、膨润土、催干剂配合，在瓦楞纸表面形成结构致密的玻璃相，进一步增强瓦楞纸复合用胶的粘结强度。
优选的，所述促进剂由重量比为1:(1-2)的桉木粉和碳化硼组成。
通过采用上述技术方案，优选促进剂中的具体组分及重量配比，进一步加快瓦楞纸复合用胶的干燥速度，增强瓦楞纸复合用胶的粘结强度。
第二方面，本申请提供一种瓦楞纸复合用胶的制备方法，采用如下的技术方案：一种瓦楞纸复合用胶的制备方法，包括以下制备步骤：
S1:将500-600重量份的水加热至35-50℃，后加入玉米淀粉、改性木薯淀粉混合，混合均匀后，加入氢氧化钠继续混合均匀；60-80min后加入余量的水、硼砂混合均匀，得到第一混合物；
S2:在第一混合物中加入填料、催干剂、膨润土混合均匀，得到瓦楞纸复合用胶。
通过采用上述技术方案，首先将部分水与淀粉、氢氧化钠混合，部分淀粉糊化，后加入硼酸，增强复合用胶的粘合强度。后加入填料、催干剂、膨润土，有效减少玉米淀粉、改性木薯淀粉中的氢键与水以氢键相互结合，从而加快水分挥发，进一步加快瓦楞纸复合用胶的干燥速度。
优选的，所述步骤S2中，在第一混合物中加入1-3重量份的促进剂，并和填料、催干剂、膨润土一同混合。
通过采用上述技术方案，分步加入促进剂，和催干剂等物质配合作用较好，从而进一步加快干燥速度，同时提高粘结强度。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.在本申请中，加入膨润土、填料等物质，有效堵塞部分瓦楞纸表面纤维孔隙，减少水分渗入瓦楞纸内，使得水分在空气中挥发，加快干燥速度；加入催干剂，并对木薯淀粉进行改性，减少玉米淀粉、改性木薯淀粉与水与氢键结合，从而加快水分的挥发，进一步增强干燥速度。
2.本申请中，优选高岭土、核桃壳粉作为填料，和膨润土配合，进一步减少水分渗入瓦楞纸纤维孔隙中，加快瓦楞纸复合用胶的干燥速度；另外通过对木薯淀粉进行改性，进一步缩短干燥时间。同时在瓦楞纸复合用胶中加入桉木粉、碳化硼中的至少一种作为促进剂，进一步起到催干作用，同时增强瓦楞纸复合用胶的粘合强度。
3.本申请的制备方法，分步加入原料，首先将玉米淀粉、改性木薯淀粉进行部分糊化，后将糊化与未糊化的玉米淀粉、改性木薯淀粉混合，产生较好的粘合强度，后加入填料、催干剂等原料，加快瓦楞纸复合用胶的干燥速度。
具体实施方式
以下对本申请作进一步详细说明。
各实施例中的组分及生产厂家如表1所示。
表1组分及生产厂家
Figure BDA0003257970840000041
制备例
制备例1:一种改性木薯淀粉，所包括的具体组分及重量如表2所示，包括以下制备步骤：
A1:将木薯淀粉与水混合搅拌，搅拌速度为200r/min，搅拌均匀后加入非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚，混合搅拌，搅拌速度为200r/min，搅拌均匀后，得到初级木薯淀粉；
A2:在75℃的温度下，将初级木薯淀粉与丙烯酸树脂混合搅拌，搅拌速度为300r/min，搅拌均匀后加入引发剂、硅烷偶联剂，混合搅拌均匀后，待3h后，进行烘干、粉碎后，得到改性木薯淀粉。
制备例2:一种改性木薯淀粉，与制备例1的区别在于，所包括的具体组分及重量如表2所示，包括以下制备步骤：
A1:将木薯淀粉与水混合搅拌，搅拌速度为200r/min，搅拌均匀后加入非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚，混合搅拌，搅拌速度为200r/min，搅拌均匀后，得到初级木薯淀粉；
A2:在85℃的温度下，将初级木薯淀粉与聚丙烯酰胺混合搅拌，搅拌速度为300r/min，搅拌均匀后加入引发剂、硅烷偶联剂，混合搅拌均匀后，待1h后，进行烘干、粉碎后，得到改性木薯淀粉。
制备例3-4:一种改性木薯淀粉，与制备例2的区别在于，各组分的重量不同，所包括的具体组分及重量如表2所示。
制备例5-6:一种改性木薯淀粉，与制备例4的区别在于，非离子表面活性剂的具体组分及重量不同，所包括的具体组分及重量如表2所示。
表2制备例1-6中的具体组分及重量
Figure BDA0003257970840000051
实施例
实施例1:一种瓦楞纸复合用胶，所包括的具体组分及重量如表3所示，由以下步骤制得：
S1:将第一部分水加热至35℃，后加入玉米淀粉、制备例1的改性木薯淀粉混合搅拌，搅拌速度为300r/min，搅拌均匀后，加入氢氧化钠继续混合搅拌均匀；80min后加入余量的水、硼砂混合搅拌，搅拌速度为500r/min，搅拌均匀后，得到第一混合物；
S2:在第一混合物中加入填料、催干剂、膨润土混合搅拌，搅拌速度为500r/min，搅拌均匀后，得到瓦楞纸复合用胶。
实施例2:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例1的区别在于，各组分及重量不同，同时步骤S1中将第一部分水加热至50℃，60min后加入余量的水、硼砂混合搅拌；所包括的具体组分及重量如表3所示。
实施例3-4:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例1的区别在于，填料的具体组分及重量不同，所包括的具体组分及重量如表3所示。
实施例5-9:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例4的区别在于，分别采用等量的制备例2-6替代实施例4中的制备例1的改性木薯淀粉；实施例5-9分别对应制备例2-6。
实施例10-11:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例9的区别在于，在步骤S2中加入促进剂，仍采用制备例6的改性木薯淀粉，所包括的具体组分及重量如表3所示。
实施例12-13:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例11的区别在于，促进剂的具体组分及重量不同，仍采用制备例6的改性木薯淀粉，所包括的具体组分及重量如表3所示。
实施例14-15:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例13的区别在于，仍采用制备例6的改性木薯淀粉，同时其他组分及重量不同，所包括的具体组分及重量如表3所示。
表3实施例1-4、实施例10-15中的各个组分及重量
Figure BDA0003257970840000061
对比例
对比例1:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例1的区别在于，采用等量的聚乙烯醇替代山梨糖醇和聚丙烯酸钠。
对比例2:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例1的区别在于，采用等量的山梨糖醇替代聚乙烯醇和聚丙烯酸钠。
对比例3:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例1的区别在于，采用等量的聚丙烯酸钠替代聚乙烯醇和山梨糖醇。
对比例4:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例1的区别在于，采用等量的聚乙烯醇替代山梨糖醇。
对比例5:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例1的区别在于，采用等量的异辛酸锌替代催干剂。
对比例6:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例1的区别在于，采用等量的未改性的木薯淀粉替代改性木薯淀粉。
对比例7:一种瓦楞纸复合用胶，与实施例1的区别在于，采用等量的异辛酸锌替代催干剂，采用等量的未改性的木薯淀粉替代改性木薯淀粉。
对比例8:一种瓦楞纸复合用胶，由100kg玉米淀粉、400kg水、100kg丙烯酸和0.1kg十二硫醇、0.5kg苯甲酸钠、0,5kg四硼酸钠和5kg膨润土组成。
制备方法为：将玉米淀粉和水混合，混合均匀后加入丙烯酸和十二硫醇，然后加热升温至80℃进行糊化。糊化后，将其置于射线辐射场进行辐射接枝聚合，后加入苯甲酸钠和四硼酸钠搅拌溶解，后加入膨润土搅拌均匀得到瓦楞纸复合用胶。
检测方法
实验一：干燥速度实验
实验样品：采用实施例1-15以及对比例1-8分别粘接两片同样大小的瓦楞纸，粘接方式为纵向粘接，并将由实施例1-15粘接后的瓦楞纸分别命名为实验样品1-15，将由对比例1-8粘接后的瓦楞纸分别命名为对比样品1-8，实验样品1-15以及对比样品1-8均有5个。
实验仪器：时钟。
实验方法：记录每个实施例刚粘结两片瓦楞纸，制备实验样品1的时间，记为S1；待每个实施例的复合用胶水分干燥完成后(即完全固化)，记录时间为S2；S2-S1即为干燥时间。
以实验样品1为例，首先将5个实施例1的瓦楞纸复合用胶粘接瓦楞纸，此时记录时间为S1；后待每一个实施例1水分干燥充分后，记录时间S2；分别计算5个实验样品1中的实施例1的干燥时间，并取5个干燥时间的平均值，作为实验样品1最终的干燥时间。
实验结果：实验样品1-15和对比样品1-8的干燥速度实验结果如表4所示。
实验二：粘合强度实验
实验样品：采用实施例1-15以及对比例1-8分别粘接两片同样大小的瓦楞纸，瓦楞纸尺寸为25mm×80mm；并将由实施例1-15粘接后的瓦楞纸分别命名为实验样品1-15，将由对比例1-8粘接后的瓦楞纸分别命名为对比样品1-8，实验样品1-15以及对比样品1-8均有5个。
实验仪器：压缩强度测定仪。
实验方法：根据国标GB/T 6548-1998的《瓦楞纸板粘合强度的测定法》中的检测方法对实验样品1-15以及对比样品1-8进行粘合强度测试实验。分别记录粘合强度的数值并取平均值作为粘合强度的结果。例如对5个实验样品1的粘合记录粘合强度的数值并取平均值作为粘合强度的结果。
采用上述实验方法分别得到实验样品2-15和对比样品1-8的粘合强度。
实验结果：实验样品1-15和对比样品1-8的粘合强度实验结果如表4所示。
表4实验样品1-15和对比样品1-8的实验结果
Figure BDA0003257970840000081
由表4的实验数据可知，实验样品1-15的干燥时间为37-54min，粘合强度为816-843N/m。对比样品1-8的干燥时间为62-83min，粘合强度为691-782N/m。实验样品1-15相比于对比样品1-8的干燥时间短，且粘合强度高，说明实验样品1-15的具有较好的快干性和较高的粘合强度。
对比实验样品1和对比样品1-5可知，催干剂由山梨糖醇、聚丙烯酸钠以及聚乙烯醇组成后，瓦楞纸复合用胶的干燥速度加快，粘合强度增强。可能是由于是那种物质组合后，这些高分子化合物与玉米淀粉、改性木薯淀粉形成了共混体系，减少了玉米淀粉、改性木薯淀粉的葡萄糖单元的羟基、糖剂等基团与水以氢键结合，使得水可有效挥发出去。同时玉米淀粉可与催干剂接枝脱水，形成网状结构，加快干燥速度的同时，增强粘合强度。对比实验样品1和对比样品5-7可知，改性木薯淀粉同时优选催干剂后，可获得快干性能和粘结性能较好的瓦楞纸复合用胶。
对比实验样品1和实验样品3-4可知，填料选用高岭土、核桃壳粉中的至少一种后，瓦楞纸复合用胶的干燥速度加快，粘合强度增强，说明填料高岭土、核桃仁粉可以增强瓦楞纸复合用胶的粘合强度，加快干燥速度。
对比实验样品4-7可知，当在改性木薯淀粉过程中，优选各组分重量比，可获得干燥时间短且粘合强度高的瓦楞纸复合用胶；对比实验样品7-9可知，优选烷基糖苷、聚山梨酯作为非离子表面活性剂后，可更好地将木薯淀粉进行分散，从而更好地与聚丙烯酰胺共聚，得到干燥速度快，粘合强度高的瓦楞纸复合用胶。
对比实验样品9-11可知，促进剂选用桉木粉、碳化硼后，和膨润土配合形成的钾基类膨润土，进一步堵塞部分瓦楞纸纤维表面的孔隙，减少水分渗透，达到快干目的。对比实验样品11-13可知，优选促进剂重量比，使得促进剂与膨润土、催干剂更好地配合，加快瓦楞纸复合用胶的干燥速度，增强瓦楞纸复合用胶的粘结速度。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种瓦楞纸复合用胶，其特征在于，包括以下重量份的原料：
玉米淀粉250-350份；
改性木薯淀粉40-60份；
氢氧化钠9-12份；
硼砂1-3份；
膨润土2-6份；
填料6-10份；
催干剂5-8份；
水1000-1300份；
所述催干剂由山梨糖醇、聚丙烯酸钠以及聚乙烯醇组成，所述山梨糖醇、聚丙烯酸钠以及聚乙烯醇的重量比为1:(0.5-1):(1-2)。
2.根据权利要求1所述的一种瓦楞纸复合用胶，其特征在于，所述填料包括高岭土、核桃壳粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种瓦楞纸复合用胶，其特征在于，所述改性木薯淀粉由以下步骤制备得到：
A1:将木薯淀粉与水混合，混合均匀后加入非离子表面活性剂，混合均匀后得到初级木薯淀粉；
A2:在75-85℃的温度下，将初级木薯淀粉与聚丙烯酰胺混合，混合均匀后加入引发剂、硅烷偶联剂，混合均匀后，待1-3h后，进行烘干、粉碎，得到改性木薯淀粉。
4.根据权利要求3所述的一种瓦楞纸复合用胶，其特征在于，所述木薯淀粉、聚丙烯酰胺、以及非离子表面活性剂的重量比为1:(0.2-0.5):(0.01-0.03)。
5.根据权利要求3所述的一种瓦楞纸复合用胶，其特征在于，所述步骤A1中，所述非离子表面活性剂包括烷基糖苷、聚山梨酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种瓦楞纸复合用胶，其特征在于，所述瓦楞纸复合用胶的原料中还包括重量份数为1-3份的促进剂，所述促进剂包括桉木粉、碳化硼中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的一种瓦楞纸复合用胶，其特征在于，所述促进剂由重量比为1:(1-2)的桉木粉和碳化硼组成。
8.权利要求1-7中任意一项所述的一种瓦楞纸复合用胶的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
S1:将500-600重量份的水加热至35-50℃，后加入玉米淀粉、改性木薯淀粉混合，混合均匀后，加入氢氧化钠继续混合均匀；60-80min后加入余量的水、硼砂混合均匀，得到第一混合物；
S2:在第一混合物中加入填料、催干剂、膨润土混合均匀，得到瓦楞纸复合用胶。
9.根据权利要求8所述的一种瓦楞纸复合用胶的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，在第一混合物中加入1-3重量份的促进剂，并和填料、催干剂、膨润土一同混合。
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