一種納米淀粉膠黏劑及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種納米淀粉膠黏劑及其制備方法，制備方法包括如下步驟：將原淀粉和自來水攪拌混合，升溫加入氧化劑進行反應，反應結束后,加入還原劑,還原沒反應的氧化劑，接著用碳酸氫鈉溶液調節pH，進行酯化反應。反應結束后,用酸中和,清水洗滌，真空抽濾并烘干成淀粉顆粒；將所得的淀粉顆粒調配成淀粉乳，糊化后加入適量分散劑、消泡劑和水配成淀粉膠黏劑備用；將所得的淀粉膠黏劑倒入棒銷式納米砂磨機進行濕法研磨，研磨介質為氧化鋯珠，經多次循環研磨，經大流量分離器排出，最終得到納米淀粉膠黏劑。本發明專利技術所述的納米淀粉膠黏劑，其特征在于具有更強的黏結力、化學和機械穩定性，無異味，使紙張有更好的抗水性及抗張強度。

A nano starch adhesive and its preparation method

The invention discloses a nano starch adhesive and a preparation method. The preparation method comprises the following steps: mixing raw starch and tap water, adding oxidant for reaction, adding reducing agent, reducing the unreacting oxidant after the reaction, and adjusting pH with sodium bicarbonate solution to carry out esterification. After the reaction, the starch granules were washed with acid neutralization and clean water, vacuum filtration and drying into starch granules. The starch granules were blended into starch milk, and a proper amount of dispersants, defoamers and water were added to the starch adhesive after gelatinization. The starch adhesive was poured into the rod pin type miller for wet grinding, and the grinding medium was used as the medium. Zirconia beads were discharged repeatedly through a large flow separator after repeated cycles of grinding, and finally nano starch adhesive was obtained. The nano starch adhesive described in the invention is characterized in that it has stronger bonding force, chemical and mechanical stability, no odor, so that the paper has better water resistance and tensile strength.

【技術實現步驟摘要】
一種納米淀粉膠黏劑及其制備方法
本專利技術屬于造紙涂布助劑
，具體涉及一種納米淀粉膠黏劑及其制備方法。
技術介紹
為了提高紙張的各種品質，不得不依賴各種造紙化學品，通用的做法是在抄紙系統中添加造紙化學品，如造紙增強劑、施膠劑。但是造紙化學品在濕部添加，往往會造成白水負荷加重，造紙廢水回用困難；另一方面，濕部添加的化學助劑，一部分隨水流失，一部分被系統中的垃圾消耗，使化學助劑的使用效果大打折扣。為此，越來越多的造紙企業選擇表面施膠涂布的方式來提高紙張的品質。涂布紙的性能主要取決于涂料，涂料的主要成分是顏料、膠黏劑以及其它助劑和水。膠黏劑是涂料的重要組成部分，其作用是使顏料相互粘合，同時使顏料與原紙表面粘合，其次膠黏劑還可調節印刷油墨的吸收，以取得油墨凝固和油墨光澤的平衡，此外膠黏劑在涂料中還起到保護膠體的作用，控制著涂料的穩定性和流動性?因此，作為紙張涂料的主要組分之一的膠黏劑對涂料與紙張的品質起著決定性作用。淀粉基納米膠黏劑是一種基于生物的膠黏劑產品，通過淀粉改性形成納米級顆粒，具有穩定的空間網絡結構。天然淀粉粒子的體積大約是30μm，通過改性和機械作用將這些粒子轉換成為400～500nm的納米顆粒，在這樣的體積下，納米粒子的表面積要比天然粒子多上百倍，因此具有更強的黏結力、化學和機械穩定性，無異味，使紙張有更好的抗水性及抗張強度。
技術實現思路
本專利技術要重點解決的技術關鍵問題為提高淀粉基納米膠黏劑的粘結力和抗水性：天然或未改性原淀粉具有很高的黏度，性質不穩定，容易老化，且抗水性差，很難直接作為涂料的膠黏劑使用，需要對其進行變性處理，并結合后續的機械處理來達到提高粘結力和抗水性。因此，本專利技術提供一種納米淀粉膠黏劑的新的制備方法。本專利技術所述的納米淀粉膠黏劑，其特征在于具有更強的黏結力、化學和機械穩定性，無異味，使紙張有更好的抗水性及抗張強度。為此，本專利技術采用如下的技術方案：一種納米淀粉膠黏劑及其制備方法，包括以下步驟：（1）將原淀粉和自來水攪拌混合,調配成40%淀粉乳,用氫氧化鈉溶液調節pH值至7-11，升溫至30-60℃,加入氧化劑進行反應，反應過程中用氫氧化鈉溶液維持pH值在7-11，保溫反應1h，反應結束后,加入還原劑,還原沒反應的氧化劑，反應10分鐘，接著用碳酸氫鈉溶液調節pH在7-11，加入酯化劑,調至30-60℃反應0.5-3小時，反應結束后,用酸中和,清水洗滌，真空抽濾并在30-50℃烘干成淀粉顆粒；所述的原淀粉為木薯淀粉、玉米淀粉、小麥淀粉和馬鈴薯淀粉中的一種或一種以上。所述的氧化劑是次氯酸鈉、過氧化氫、高錳酸鉀和過硫酸銨中的一種或一種以上。所述的酯化劑為醋酸乙烯酯和醋酸酐中的一種或一種以上。所述的還原劑為亞硫酸氫鈉，亞硫酸鈉、硫酸鈉和硫酸亞鐵中的一種或一種以上。所述的酸為鹽酸、硫酸、磷酸和醋酸中的一種或一種以上。先對原淀粉進行改性，具體是先進行氧化，后進行乙酰化改性，氧化的目的是使淀粉分子鏈斷裂，易于后續的加工處理，乙酰化的目的是引入親油基團即疏水基團，從而改善淀粉的抗水性和粘結強度。淀粉的疏水改性主要是在淀粉分子鏈中引入烷基脂肪酸，反應以酯化反應為主。氧化醋酸酯淀粉除了具備一般改性淀粉的優點外，對纖維有強的親合性能，能緊緊地保持在纖維上，同時由于引入了疏水性的基團，用其進行紙張涂布后，可提高紙張抗水性能；且可提高紙張的表面強度以及纖維和纖維間的結合力，改善紙張的印刷適應性。所述的氧化劑用量為原淀粉絕干量的2％-10％。所述的酯化劑用量為原淀粉絕干量的4％-8％。所述的還原劑用量為原淀粉絕干量的1％-5％。（2）將步驟（1）所得的淀粉顆粒調配成40-50%淀粉乳，糊化后將pH值調至6.5-7.5，加入適量分散劑、消泡劑和水配成淀粉膠黏劑備用。所述的分散劑為非離子表面活性劑PE-6200，表面活性劑Dynol60、潤濕分散劑CF-10和非離子表面活性劑LF900中的一種或一種以上。所述的消泡劑為水溶性有機硅類Q-119，Y-610，油性含硅類DF-886和油性含硅類DF-133中的一種或一種以上。所述的分散劑用量為原淀粉絕干量的0.05％-3％。所述的消泡劑用量為原淀粉絕干量的0.05％-1％。（3）將步驟（2）所得的淀粉膠倒入棒銷式納米砂磨機進行濕法研磨，研磨介質為0.3-0.4mm的氧化鋯珠，設備轉速為2000-4000rpm，經過多次循環研磨，經大流量分離器排出，最終得到粒徑為300-500nm的納米淀粉膠黏劑，研磨時間為80-180分鐘，固含量為20-30%。本專利技術的優點在于：通過改性和機械作用將淀粉顆粒轉換成為400～500nm的納米顆粒，在這樣的體積下，納米粒子的表面積要比天然粒子多上百倍，因此具有更強的黏結力、化學和機械穩定性，無異味，使紙張有更好的抗水性及抗張強度。具體實施方式通過實施例進一步闡述本專利技術的內容，而本專利技術的保護范圍并非僅僅局限于以下實施例，并不是對本專利技術的限定。實施例1（1）在配備電動攪拌器和恒溫水浴裝置的三口燒瓶中加入200g木薯淀粉、200g自來水和72.7g次氯酸鈉（有效氯濃度5.5%）攪拌混合,用氫氧化鈉溶液調節pH值至9，升溫至50℃進行反應，反應過程中用氫氧化鈉溶液維持pH值在9，保溫反應1h。反應結束后,加入2g亞硫酸氫鈉,還原沒反應的次氯酸鈉，反應10分鐘，接著用碳酸氫鈉溶液調節pH在9，加入8g醋酸乙烯酯,調至30℃反應2小時。反應結束后,用鹽酸中和,清水洗滌，抽濾并在40℃烘干，得到淀粉顆粒160g（損耗約20%）；（2）將步驟（1）所得的160g淀粉顆粒加入240g水調配成40%淀粉乳，糊化后將pH值調至7，加入1.6g表面活性劑、0.8g消泡劑和138g水配成30%淀粉膠黏劑備用；（3）將步驟（2）所得的淀粉膠倒入棒銷式納米砂磨機進行濕法研磨，準備40g水在研磨中途根據樣品狀態進行稀釋，研磨介質為0.3-0.4mm的氧化鋯珠，設備轉速為2500rpm，經過多次循環研磨，經大流量分離器排出，最終得到粒徑為345nm的納米淀粉膠，研磨時間為135分鐘，納米淀粉膠黏劑固含量約為28%。實施例2（1）在配備電動攪拌器和恒溫水浴裝置的三口燒瓶中加入180g木薯淀粉、100g自來水和181.8g次氯酸鈉（有效氯濃度5.5%）攪拌混合,用氫氧化鈉溶液調節pH值至10，升溫至60℃進行反應，反應過程中用氫氧化鈉溶液維持pH值在10，保溫反應1h。反應結束后,加入3.6g亞硫酸氫鈉,還原沒反應的次氯酸鈉，反應10分鐘，接著用碳酸氫鈉溶液調節pH在9，加入8g醋酸乙烯酯,調至30℃反應1小時。反應結束后,用鹽酸中和,清水洗滌，抽濾并在40℃烘干，得到淀粉顆粒145g（損耗約20%）；（2）將步驟（1）所得的145g淀粉顆粒加入218g水調配成40%淀粉乳，糊化后將pH值調至7，加入1.4g表面活性劑、0.7g消泡劑和118g水配成30%淀粉膠黏劑備用；（3）將步驟（2）所得的淀粉膠倒入棒銷式納米砂磨機進行濕法研磨，準備97g水在研磨中途根據樣品狀態進行稀釋，研磨介質為0.3-0.4mm的氧化鋯珠，設備轉速為2400rpm，經過多次循環研磨，經大流量分離器排出，最終得到粒徑為349nm的納米淀粉膠，研磨時間為130分鐘，納米淀粉膠黏劑固含量約為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種納米淀粉膠黏劑及其制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將原淀粉和自來水攪拌混合,?調配成40%淀粉乳,?用氫氧化鈉溶液調節pH值至7?11，升溫至30?60℃,?加入氧化劑進行反應，反應過程中用氫氧化鈉溶液維持pH值在7?11，保溫反應1h，反應結束后,?加入還原劑,?還原沒反應的氧化劑，反應10分鐘，接著用碳酸氫鈉溶液調節pH在7?11，加入酯化劑,?調至30?60℃反應0.5?3小時，反應結束后,?用酸中和,?清水洗滌，真空抽濾并在30?50℃烘干成淀粉顆粒；（2）將步驟（1）所得的淀粉顆粒調配成40?50%淀粉乳，糊化后將pH值調至6.5?7.5，加入適量分散劑、消泡劑和水配成淀粉膠黏劑備用；（3）將步驟（2）所得的淀粉膠黏劑倒入棒銷式納米砂磨機進行濕法研磨，研磨介質為0.3?0.4mm的氧化鋯珠，設備轉速為2000?4000rpm，經過多次循環研磨，經大流量分離器排出，最終得到粒徑為300?500nm的納米淀粉膠黏劑，研磨時間為80?180分鐘，固含量為20?30%。

【技術特征摘要】
1.一種納米淀粉膠黏劑及其制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將原淀粉和自來水攪拌混合,調配成40%淀粉乳,用氫氧化鈉溶液調節pH值至7-11，升溫至30-60℃,加入氧化劑進行反應，反應過程中用氫氧化鈉溶液維持pH值在7-11，保溫反應1h，反應結束后,加入還原劑,還原沒反應的氧化劑，反應10分鐘，接著用碳酸氫鈉溶液調節pH在7-11，加入酯化劑,調至30-60℃反應0.5-3小時，反應結束后,用酸中和,清水洗滌，真空抽濾并在30-50℃烘干成淀粉顆粒；（2）將步驟（1）所得的淀粉顆粒調配成40-50%淀粉乳，糊化后將pH值調至6.5-7.5，加入適量分散劑、消泡劑和水配成淀粉膠黏劑備用；（3）將步驟（2）所得的淀粉膠黏劑倒入棒銷式納米砂磨機進行濕法研磨，研磨介質為0.3-0.4mm的氧化鋯珠，設備轉速為2000-4000rpm，經過多次循環研磨，經大流量分離器排出，最終得到粒徑為300-500nm的納米淀粉膠黏劑，研磨時間為80-180分鐘，固含量為20-30%。2.根據權利要求1所述的一種納米淀粉膠黏劑及其制備方法，其特征在于：步驟（1）所述的原淀粉為木薯淀粉、玉米淀粉、小麥淀粉和馬鈴薯淀粉中的一種或一種以上。3.根據權利要求1所述的一種納米淀粉膠黏劑及其制備...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李倩鈺，張奕林，
申請(專利權)人：廣東省造紙研究所，
類型：發明
國別省市：廣東,44