CN105062381B - 淀粉粘合剂的添加剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents
淀粉粘合剂的添加剂及其制备方法和使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种淀粉粘合剂的添加剂，包括第一组份、第二组份和第三组份；第一组份由过硫酸铵和过氧碳酸钠制成；第二组份由脲醛树脂和乙烯‑醋酸乙烯酯树脂制成；第三组份由膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠制成；其中，第一组份、第二组份与第三组份的重量比为10:1‑1.3:2‑2.5。本发明还提供了淀粉粘合剂的添加剂的制备方法和使用方法。本发明可以提高淀粉粘合剂的粘结力、自干速度，耐水性和抗沉降能力。
Description
技术领域
本发明涉及淀粉粘合剂技术领域。更具体地说，本发明涉及淀粉粘合剂的添加剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
纸板主要用来制成纸箱包装物品，方便储藏和运输。纸板一般由两层或两层以上的纸粘结而成，如单面瓦楞纸、复合瓦楞纸等。纸板所用的粘结剂一般是淀粉粘合剂，淀粉粘合剂一般是将淀粉溶于水后用高锰酸钾氧化，然后加入烧碱和硼砂等得到，但是高锰酸钾在碱性条件下容易生成深色的二氧化锰，会影响粘合剂的颜色，而且会对环境造成一定的影响，烧碱和硼砂也会对人的身体健康造成损害。更重要的是，用这种方法制作的淀粉粘合剂容易出现沉淀，而且对纸板的粘结力不够、自干速度慢(自干速度慢会使纸胚易***、跑边、塌楞)、易吸湿。因此，亟需设计一种淀粉粘合剂添加剂代替硼砂和烧碱，并提高粘合剂的稳定性、粘结力、自干速度和耐水性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种淀粉粘合剂的添加剂，其抛弃了影响粘合剂颜色的高锰酸钾，而用过硫酸铵和过氧碳酸钠对淀粉进行氧化，并用脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂对淀粉进行改性，改善了粘结剂粘结力差、易吸湿的缺点，加入的膨润土、水滑石和碳酸钙提高了粘结剂的自干速度，加入的三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠将淀粉颗粒、固体颗粒分散，使粘结剂不易沉降。
本发明还有一个目的是通过淀粉粘合剂的添加剂的制备方法，其使第三组份中各原料充分混合均匀，以达到最佳的使用效果。
本发明还有一个目的是通过淀粉粘合剂的添加剂的使用方法，其使添加剂能够与淀粉完美地相互作用，制取最佳的淀粉粘合剂。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种淀粉粘合剂的添加剂，其包括第一组份、第二组份和第三组份；
所述第一组份由过硫酸铵和过氧碳酸钠制成，其中，过硫酸铵和过氧碳酸钠的重量比为1:1-1.5；
所述第二组份由脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂制成，其中，脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂的重量比为2-3:1；
所述第三组份由膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠制成，其中，膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠的重量比为1:2:1:0.5-0.8:0.8-1:0.3-0.5:0.6-0.8；
其中，所述第一组份、所述第二组份与所述第三组份的重量比为10:1-1.3：2-2.5。
优选的是，所述的淀粉粘合剂的添加剂，所述第一组份中，过硫酸铵和过氧碳酸钠的重量比为1:1.2；
所述第二组份中，脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂的重量比为2.5:1；
所述第三组份中，膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠的重量比为1:2:1:0.6:0.9:0.4:0.7；
其中，所述第一组份、所述第二组份与所述第三组份的重量比为10:1.2：2.3。
优选的是，所述的淀粉粘合剂的添加剂，所述膨润土为钙基膨润土。
优选的是，所述的淀粉粘合剂的添加剂，所述水滑石的分子式为Mg6Al2(OH)16·4H2O。
一种淀粉粘合剂的添加剂的制备方法，包括：
取上述重量比的过硫酸铵和过氧碳酸钠，分别研磨成粉末过100目筛，并混合均匀，即得所述第一组份；
取上述重量比的脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂，分别粉碎过100目筛，并混合均匀，即得所述第二组份；
取上述重量比的明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠放入反应容器中，加水至明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠全部溶解后，按上述比例加入膨润土粉末，然后将100V直流电源的正负极放入反应容器中，通电10-15分钟后，按上述重量比加入水滑石粉末，然后交换正负极的位置并继续通电20-25分钟，然后按上述重量比加入碳酸钙粉末，再次交换正负极的位置并继续通电10-15分钟后停止通电，给反应容器加热升温至50℃，并保温30-40分钟，然后减压蒸发至将水全部蒸出，即得所述第三组份。
优选的是，所述的淀粉粘合剂的添加剂的制备方法，将100V直流电源的正负极放入反应容器后，正极和负极间距20-30厘米。
一种淀粉粘合剂的添加剂的使用方法，包括：
向反应锅内加入100重量份的水，加入15重量份的所述第一组份，搅拌均匀后，加入80重量份的淀粉，搅拌20-30分钟后，静置60-100分钟，随后按上述重量比加入所述第二组份，用搅拌器以300-500转/分的转速搅拌30-40分钟，然后按上述重量比加入所述第三组份，用20kHZ的超声波辐照15-20分钟，得淀粉粘合剂。
优选的是，所述的淀粉粘合剂的添加剂的使用方法，所述淀粉为玉米淀粉。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)本发明的淀粉粘合剂添加剂无毒、无气味，不会造成环境污染，不会影响人体健康。本发明加入到淀粉水溶液后制得的淀粉粘合剂具有较强的粘结力，自干速度快，吸湿性弱、耐水性强，并使淀粉粘合剂形成稳定的悬浮液，不会沉降，延长了储存时间。
(2)本发明的第一组分由过硫酸铵和过氧碳酸钠组成，第一组份加入淀粉水溶液后过氧碳酸钠很快分解出过氧化氢，过氧化氢将淀粉分子链上的羟基氧化，并使淀粉分子降解，这就减小了淀粉水溶液的粘度，提高了淀粉水溶液的流动性，提高了热温定性，增强了抗沉降能力，过硫酸铵分解出过氧化氢的速度较慢，这就减慢了淀粉的氧化速度，不会使淀粉氧化过度，淀粉氧化过度会使制得的淀粉粘合剂形成凝胶而失去粘结能力。本发明中过硫酸铵和过氧碳酸钠优选的比例为1:1.2，该比例既能保证有足够的过氧化氢来氧化淀粉，而且又不至于使淀粉氧化过度，而且残留的过硫酸铵还能引发脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂对淀粉分子链的改性，不用另外添加引发剂。
(3)本发明的第二组份由脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂组成，在过硫酸铵的引发下，脲醛树脂上的活性羟甲基能与淀粉分子中的残留羟基结合，乙烯-醋酸乙烯酯树脂上的活性氢能与淀粉分子中氧化得到的醛基和脲醛树脂上的羰基结合，这样，在脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂的作用下，淀粉分子形成了网状结构，这就极大提高了粘合剂的粘结能力，而且羟基的减少降低了淀粉分子的亲水性，这就使得到的粘合剂有较强的耐水性，而且不易吸湿软化。脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂的重量比以2.5:1为宜，使淀粉形成适度的网状结构，而不过度，由于乙烯-醋酸乙烯酯树脂能与淀粉和脲醛树脂结合，一旦乙烯-醋酸乙烯酯树脂过多会增加粘合剂的粘度，严重影响粘合剂的流动性，甚至使粘合剂无法使用。
(4)本发明的第三组份由膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠组成，将膨润土、水滑石、碳酸钙加入到淀粉粘合剂中能有效提高淀粉粘合剂的自干速度，其中水滑石具有良好地不吸湿性，利于水份蒸发。其中，膨润土、水滑石和碳酸钙优选的重量比为1:2:1，试验发现在该比例下，膨润土、水滑石和碳酸钙不易沉降，使淀粉粘合剂的自干速度最快，而且水滑石还具有一定的杀灭细菌和微生物的作用，可以有效防止淀粉粘合剂变质，有效延长了淀粉粘合剂的储存时间。为了进一步提高淀粉粘合剂的稳定性，本发明中还加入了无机分散剂三聚磷酸钠和高分子分散剂羧甲基纤维素钠，其中三聚磷酸钠具有极强的络合作用，结合在固体颗粒(固体颗粒包括淀粉颗粒，膨润土、水滑石和碳酸钙粉末颗粒)，提高了固体颗粒的溶解性，羧甲基纤维素钠是一种高分子分散剂，具有较多的羧基，这些羧基与固体分子连接，使固体颗粒表面带电，使固体颗粒之间互相排斥，不能凝聚并沉降，在本发明中三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠的优选重量比为4:7，在该比例下，可以充分发挥两种分散机制，使淀粉粘合剂完全不会沉降，可以长时间保存。
(5)在制备第三组份的过程中，在加入膨润土、水滑石和碳酸钙时，进行通电处理，并两次交换正负电极，这是利用电流使三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠中的离子在溶液中充分分散，并均匀分散在固体颗粒周围，一旦第三组份加入到淀粉溶液中，即可迅速与固体颗粒结合，并产生作用。
(6)在使用淀粉粘合剂添加剂制备淀粉粘合剂时，在加入第三组份后用超声波辐照，这是为了促进固体颗粒运动，并充分与分散剂结合，提高分散剂的分散效果。而且超声波具有较强能量，能够打断、改性淀粉分子链，降低粘合剂的粘性，使淀粉粘合剂更适于运用。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
<实例1>
一种淀粉粘合剂的添加剂，其包括第一组份、第二组份和第三组份；
所述第一组份由过硫酸铵和过氧碳酸钠制成，其中，过硫酸铵和过氧碳酸钠的重量比为1:1；
所述第二组份由脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂制成，其中，脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂的重量比为2:1；
所述第三组份由膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠制成，其中，膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠的重量比为1:2:1:0.5:0.8:0.3:0.6；
其中，所述第一组份、所述第二组份与所述第三组份的重量比为10:1:2。
所述的淀粉粘合剂的添加剂，所述膨润土为钙基膨润土。
所述的淀粉粘合剂的添加剂，所述水滑石的分子式为Mg6Al2(OH)16·4H2O。
一种淀粉粘合剂的添加剂的制备方法，包括：
取上述重量比的过硫酸铵和过氧碳酸钠，分别研磨成粉末过100目筛，并混合均匀，即得所述第一组份；
取上述重量比的脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂，分别粉碎过100目筛，并混合均匀，即得所述第二组份；
取上述重量比的明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠放入反应容器中，加水至明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠全部溶解后，按上述比例加入膨润土粉末，然后将100V直流电源的正负极放入反应容器中，通电10分钟后，按上述重量比加入水滑石粉末，然后交换正负极的位置并继续通电20分钟，然后按上述重量比加入碳酸钙粉末，再次交换正负极的位置并继续通电10分钟后停止通电，给反应容器加热升温至50℃，并保温30分钟，然后减压蒸发至将水全部蒸出，即得所述第三组份。
所述的淀粉粘合剂的添加剂的制备方法，将100V直流电源的正负极放入反应容器后，正极和负极间距20厘米。
一种淀粉粘合剂的添加剂的使用方法，包括：
向反应锅内加入100重量份的水，加入15重量份的所述第一组份，搅拌均匀后，加入80重量份的淀粉，搅拌20分钟后，静置60分钟，随后按上述重量比加入所述第二组份，用搅拌器以300转/分的转速搅拌30分钟，然后按上述重量比加入所述第三组份，用20kHZ的超声波辐照15分钟，得淀粉粘合剂。
所述的淀粉粘合剂的添加剂的使用方法，所述淀粉为玉米淀粉。
<实例2>
一种淀粉粘合剂的添加剂，其包括第一组份、第二组份和第三组份；
所述第一组份由过硫酸铵和过氧碳酸钠制成，其中，过硫酸铵和过氧碳酸钠的重量比为1:1.5；
所述第二组份由脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂制成，其中，脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂的重量比为3:1；
所述第三组份由膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠制成，其中，膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠的重量比为1:2:1:0.8:1:0.5:0.8；
其中，所述第一组份、所述第二组份与所述第三组份的重量比为10:1.3:2.5。
所述的淀粉粘合剂的添加剂，所述膨润土为钙基膨润土。
所述的淀粉粘合剂的添加剂，所述水滑石的分子式为Mg6Al2(OH)16·4H2O。
一种淀粉粘合剂的添加剂的制备方法，包括：
取上述重量比的过硫酸铵和过氧碳酸钠，分别研磨成粉末过100目筛，并混合均匀，即得所述第一组份；
取上述重量比的脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂，分别粉碎过100目筛，并混合均匀，即得所述第二组份；
取上述重量比的明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠放入反应容器中，加水至明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠全部溶解后，按上述比例加入膨润土粉末，然后将100V直流电源的正负极放入反应容器中，通电15分钟后，按上述重量比加入水滑石粉末，然后交换正负极的位置并继续通电25分钟，然后按上述重量比加入碳酸钙粉末，再次交换正负极的位置并继续通电15分钟后停止通电，给反应容器加热升温至50℃，并保温40分钟，然后减压蒸发至将水全部蒸出，即得所述第三组份。
所述的淀粉粘合剂的添加剂的制备方法，将100V直流电源的正负极放入反应容器后，正极和负极间距30厘米。
一种淀粉粘合剂的添加剂的使用方法，包括：
向反应锅内加入100重量份的水，加入15重量份的所述第一组份，搅拌均匀后，加入80重量份的淀粉，搅拌30分钟后，静置100分钟，随后按上述重量比加入所述第二组份，用搅拌器以00转/分的转速搅拌40分钟，然后按上述重量比加入所述第三组份，用20kHZ的超声波辐照20分钟，得淀粉粘合剂。
所述的淀粉粘合剂的添加剂的使用方法，所述淀粉为玉米淀粉。
<实例3>
一种淀粉粘合剂的添加剂，其包括第一组份、第二组份和第三组份；
所述第一组份由过硫酸铵和过氧碳酸钠制成，其中，过硫酸铵和过氧碳酸钠的重量比为1:1.2；
所述第二组份由脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂制成，其中，脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂的重量比为2.5:1；
所述第三组份由膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠制成，其中，膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠的重量比为1:2:1:0.6:0.9:0.4:0.7；
其中，所述第一组份、所述第二组份与所述第三组份的重量比为10:1.2：2.3。
所述的淀粉粘合剂的添加剂，所述膨润土为钙基膨润土。
所述的淀粉粘合剂的添加剂，所述水滑石的分子式为Mg6Al2(OH)16·4H2O。
一种淀粉粘合剂的添加剂的制备方法，包括：
取上述重量比的过硫酸铵和过氧碳酸钠，分别研磨成粉末过100目筛，并混合均匀，即得所述第一组份；
取上述重量比的脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂，分别粉碎过100目筛，并混合均匀，即得所述第二组份；
取上述重量比的明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠放入反应容器中，加水至明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠全部溶解后，按上述比例加入膨润土粉末，然后将100V直流电源的正负极放入反应容器中，通电12分钟后，按上述重量比加入水滑石粉末，然后交换正负极的位置并继续通电22分钟，然后按上述重量比加入碳酸钙粉末，再次交换正负极的位置并继续通电12分钟后停止通电，给反应容器加热升温至50℃，并保温35分钟，然后减压蒸发至将水全部蒸出，即得所述第三组份。
所述的淀粉粘合剂的添加剂的制备方法，将100V直流电源的正负极放入反应容器后，正极和负极间距25厘米。
一种淀粉粘合剂的添加剂的使用方法，包括：
向反应锅内加入100重量份的水，加入15重量份的所述第一组份，搅拌均匀后，加入80重量份的淀粉，搅拌25分钟后，静置80分钟，随后按上述重量比加入所述第二组份，用搅拌器以400转/分的转速搅拌35分钟，然后按上述重量比加入所述第三组份，用20kHZ的超声波辐照18分钟，得淀粉粘合剂。
所述的淀粉粘合剂的添加剂的使用方法，所述淀粉为玉米淀粉。
为了说明本发明的效果，发明人提供比较实验如下：
<比较例1>
将第一组份中过硫酸铵和过氧碳酸钠的重量比改为1:5，其余参数与实例3中的完全相同，工艺过程也完全相同。
<比较例2>
将第三组份中三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠的重量比改为4:11，其余参数与实例3中的完全相同，工艺过程也完全相同。
<比较例3>
将第三组份中膨润土、水滑石和碳酸钙的重量比改为1:0.5:1，其余参数与实例3中的完全相同，工艺过程也完全相同。
<比较例4>
使各原料的重量比与实例3中的完全相同，但是对于第三组份的制备方法为：将膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠各原料粉碎后，混合均匀，得到第三组份。
<比较例5>
将使各原料的重量比与实例3中的完全相同，但是对于添加剂的使用方法为：向反应锅内加入100重量份的水，加入15重量份的所述第一组份，搅拌均匀后，加入80重量份的淀粉，搅拌25分钟后，静置80分钟，随后按上述重量比加入所述第二组份，用搅拌器以400转/分的转速搅拌35分钟，然后按上述重量比加入所述第三组份，搅拌，得淀粉粘合剂。
[表1用各实例和比较例制得的淀粉粘合剂的测试效果]
在这里，自干时间代表淀粉粘合剂的自干速度，剥离强度代表淀粉粘合剂的粘结力，储存期表示淀粉粘合剂不出现沉降的期限。
从上表1能够看出，实例3中由于过硫酸铵和过氧碳酸钠的重量比为1:1.2，其剥离强度，即粘结力显著高于比较例1。实例3中由于三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠的比例为4:7，其储存期，即抗沉降能力显著高于比较例2。实例3中由于膨润土、水滑石和碳酸钙比例为1:2:1，其自干时间，即自干速度显著高于比较例3。实例3由于采用本发明的方法制备第三组份，其抗沉降能力明显高于比较例4中的情况。实例3由于采用本发明的使用方法，其抗沉降能力明显高于比较例5中的情况。
可见，使用本发明中三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠的重量比，使用本发明的第三组份的制备方法，在制作淀粉粘合剂中使用超声波均会提高淀粉粘合剂的抗沉降能力。使用本发明中过硫酸铵和过氧碳酸钠的重量比会提高淀粉粘合剂的粘结力，使用本发明中膨润土、水滑石和碳酸钙的重量比会提供淀粉粘合剂的自干速度。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。
Claims (2)
1.一种淀粉粘合剂的添加剂的制备方法，其特征在于，包括：
淀粉粘合剂的添加剂，其包括第一组份、第二组份和第三组份；所述第一组份由过硫酸铵和过氧碳酸钠制成，其中，过硫酸铵和过氧碳酸钠的重量比为1:1-1.5；所述第二组份由脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂制成，其中，脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂的重量比为2-3:1；所述第三组份由膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠制成，其中，膨润土、水滑石、碳酸钙、明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠的重量比为1:2:1:0.5-0.8:0.8-1:0.3-0.5:0.6-0.8；
其中，所述第一组份、所述第二组份与所述第三组份的重量比为10:1-1.3:2-2.5；
所述膨润土为钙基膨润土；
所述水滑石的分子式为Mg6Al2(OH)16·4H2O；
取上述重量比的过硫酸铵和过氧碳酸钠，分别研磨成粉末过100目筛，并混合均匀，即得所述第一组份；
取上述重量比的脲醛树脂和乙烯-醋酸乙烯酯树脂，分别粉碎过100目筛，并混合均匀，即得所述第二组份；
取上述重量比的明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠放入反应容器中，加水至明矾、聚乙烯醇、三聚磷酸钠和羧甲基纤维素钠全部溶解后，按上述比例加入膨润土粉末，然后将100V直流电源的正负极放入反应容器中，通电10-15分钟后，按上述重量比加入水滑石粉末，然后交换正负极的位置并继续通电20-25分钟，然后按上述重量比加入碳酸钙粉末，再次交换正负极的位置并继续通电10-15分钟后停止通电，给反应容器加热升温至50℃，并保温30-40分钟，然后减压蒸发至将水全部蒸出，即得所述第三组份。
2.如权利要求1所述的淀粉粘合剂的添加剂的制备方法，其特征在于，将100V直流电源的正负极放入反应容器后，正极和负极间距20-30厘米。
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