CN108410400A - 一种瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法，涉及胶粘剂技术领域，包括如下步骤：(1)聚谷氨酸的改性，(2)填料的制备，(3)胶粘剂的制备。本发明在聚谷氨酸的改性过程中，先通过N‑羟甲基丙烯酰胺与聚谷氨酸的酯化反应在聚谷氨酸结构上引入双键，再通过N‑羟甲基丙烯酰胺与双丙酮丙烯酰胺的聚合反应在聚谷氨酸结构上引入丙烯酰胺共聚物，以增强聚谷氨酸的胶粘性能；并通过粘结助剂的加入和4A分子筛活化粉的改性，提高胶粘剂的耐水性能。

Description

一种瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及胶粘剂技术领域，具体涉及一种瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法。
背景技术：
瓦楞纸板，又称波纹纸板。由至少一层瓦楞纸和一层箱板纸(也叫箱纸板)粘合而成，具有较好的弹性和延伸性，主要用于制造纸箱、纸箱的夹心以及易碎商品的其他包装材料。用土法草浆和废纸经打浆，制成类似黄纸板的原纸板，再机械加工使轧成瓦楞状，然后在其表面用硅酸钠等胶粘剂与箱板纸粘合而成。
目前，由瓦楞纸板加工制成的包装箱基本能满足商品包装的力学性能要求，但在使用过程中面临最多的问题是耐水性问题。瓦楞纸板在被雨淋或水浸后容易导致各层纸层之间的粘合性能下降，纸板的纸层变得容易剥离，从而导致纸板无法满足商品的包装要求甚至导致纸板报废无用。
为了增强瓦楞纸板的耐水性能，除了从瓦楞纸板各纸层的加工原料入手，更重要地需要从胶粘剂入手，通过提高所用胶粘剂的耐水性来防止瓦楞纸板在吸湿后纸层间粘合性能下降，从而避免纸层出现剥离现象。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种胶粘性能好、耐水性能优异且制备原料易得、制备操作简单易行的瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)聚谷氨酸的改性：25℃下将食品级聚谷氨酸加水配成饱和溶液，滴加稀硫酸调节溶液pH值至4-5，再加入N-羟甲基丙烯酰胺，补加水使N-羟甲基丙烯酰胺完全溶解，并加热至70-80℃保温搅拌反应，酯化反应结束后加入双丙酮丙烯酰胺和过硫酸钾，补加水使双丙酮丙烯酰胺和过硫酸钾完全溶解，然后加热至回流状态保温搅拌反应，聚合反应结束后停止加热，所得混合物经减压浓缩制成固含量75-85％的膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性聚谷氨酸；
(2)填料的制备：将硅酸镁铝、γ相纳米氧化铝、4A分子筛活化粉、纳米氧化锌按比例混合均匀，并装入真空袋中，密封后经真空压缩成块，然后置于-10℃环境中冷冻5-8h，取出后经超微粉碎机制成微粉，即得填料；
(3)胶粘剂的制备：向水中加入改性聚谷氨酸、填料和羟丙基淀粉醚，高速搅拌制成含水量20-30％的均匀浆体，即得胶粘剂。
所述步骤(1)中稀硫酸选用质量浓度50-70％的硫酸水溶液。
所述步骤(1)中食品级聚谷氨酸、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和过硫酸钾的质量比为50-60:15-20:10:0.3-0.5。
所述步骤(2)中硅酸镁铝、γ相纳米氧化铝、4A分子筛活化粉、纳米氧化锌的质量比为5-10:1-5:1-5:0.5-2。
所述步骤(3)中改性聚谷氨酸、填料和羟丙基淀粉醚的质量比为50-60:15-25:3-10。
所述羟丙基淀粉醚的羟丙基含量在20-40％。
所述步骤(3)中还加入了粘结助剂，粘结助剂与改性聚谷氨酸的质量比为3-10:50-60。
所述粘结助剂是以海泡石纤维粉作为基料制成，其制备方法为：先将海泡石纤维粉加热至135-145℃保温搅拌，再加入三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，并在135-145℃下保温搅拌15-30min，然后自然冷却，待温度降至100-110℃时加入聚四氢呋喃醚二醇，并于100-110℃下保温搅拌0.5-1h，最后以5-10℃/min的降温速度降至室温，即得粘结助剂。
所述海泡石纤维粉、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、聚四氢呋喃醚二醇的质量比为15-25:3-8:1-5。
所述4A分子筛活化粉经过改性处理，其改性方法为：先将4A分子筛活化粉分散于无水乙醇中，浸泡10-15min后加入乙酰柠檬酸三正己酯，并加热至回流状态保温搅拌0.5-1h，再加入水解聚马来酸酐，继续回流保温搅拌15-30min，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性分子筛微粉。
所述4A分子筛活化粉、乙酰柠檬酸三正己酯、水解聚马来酸酐的质量比为15-25:3-8:1-5。
本发明的有益效果是：
(1)本发明在聚谷氨酸的改性过程中，先通过N-羟甲基丙烯酰胺与聚谷氨酸的酯化反应在聚谷氨酸结构上引入双键，再通过N-羟甲基丙烯酰胺与双丙酮丙烯酰胺的聚合反应在聚谷氨酸结构上引入丙烯酰胺共聚物，以增强聚谷氨酸的胶粘性能；同时保证所制改性聚谷氨酸的水溶性，以便于以水作为胶粘剂溶剂，从而避免以有机溶剂作为胶粘剂溶剂存在的环境污染问题；
(2)本发明通过粘结助剂的加入，进一步提高所制胶粘剂的胶粘性能，减少胶粘剂用量；该粘结助剂以海泡石纤维粉作为基料，通过三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和聚四氢呋喃醚二醇的三维表面改性来赋予海泡石纤维良好的胶粘性能，并提高所制胶粘剂的耐水性能；
(3)本发明以乙酰柠檬酸三正己酯和水解聚马来酸酐作为改性剂，通过对4A分子筛活化粉的三维表面改性以增强其作为填料的填充性能，进而提高胶粘剂的耐水性能。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)聚谷氨酸的改性：25℃下将50g食品级聚谷氨酸加水配成饱和溶液，滴加50％稀硫酸调节溶液pH值至4-5，再加入15g N-羟甲基丙烯酰胺，补加水使N-羟甲基丙烯酰胺完全溶解，并加热至70-80℃保温搅拌反应，酯化反应结束后加入10g双丙酮丙烯酰胺和0.5g过硫酸钾，补加水使双丙酮丙烯酰胺和过硫酸钾完全溶解，然后加热至回流状态保温搅拌反应，聚合反应结束后停止加热，所得混合物经减压浓缩制成固含量75-85％的膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性聚谷氨酸；
(2)填料的制备：将5g硅酸镁铝、2gγ相纳米氧化铝、2g 4A分子筛活化粉、0.5g纳米氧化锌按比例混合均匀，并装入真空袋中，密封后经真空压缩成块，然后置于-10℃环境中冷冻5h，取出后经超微粉碎机制成微粉，即得填料；
(3)胶粘剂的制备：向水中加入50g改性聚谷氨酸、20g填料和5g羟丙基淀粉醚(羟丙基含量在20-40％)，高速搅拌制成含水量20-30％的均匀浆体，即得胶粘剂。
实施例2
(1)聚谷氨酸的改性：25℃下将60g食品级聚谷氨酸加水配成饱和溶液，滴加50％稀硫酸调节溶液pH值至4-5，再加入20g N-羟甲基丙烯酰胺，补加水使N-羟甲基丙烯酰胺完全溶解，并加热至70-80℃保温搅拌反应，酯化反应结束后加入10g双丙酮丙烯酰胺和0.5g过硫酸钾，补加水使双丙酮丙烯酰胺和过硫酸钾完全溶解，然后加热至回流状态保温搅拌反应，聚合反应结束后停止加热，所得混合物经减压浓缩制成固含量75-85％的膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性聚谷氨酸；
(2)填料的制备：将8g硅酸镁铝、3gγ相纳米氧化铝、3g 4A分子筛活化粉、0.5g纳米氧化锌按比例混合均匀，并装入真空袋中，密封后经真空压缩成块，然后置于-10℃环境中冷冻5h，取出后经超微粉碎机制成微粉，即得填料；
(3)胶粘剂的制备：向水中加入60g改性聚谷氨酸、25g填料和5g羟丙基淀粉醚(羟丙基含量在20-40％)，高速搅拌制成含水量20-30％的均匀浆体，即得胶粘剂。
实施例3
(1)聚谷氨酸的改性：25℃下将60g食品级聚谷氨酸加水配成饱和溶液，滴加50％稀硫酸调节溶液pH值至4-5，再加入20g N-羟甲基丙烯酰胺，补加水使N-羟甲基丙烯酰胺完全溶解，并加热至70-80℃保温搅拌反应，酯化反应结束后加入10g双丙酮丙烯酰胺和0.5g过硫酸钾，补加水使双丙酮丙烯酰胺和过硫酸钾完全溶解，然后加热至回流状态保温搅拌反应，聚合反应结束后停止加热，所得混合物经减压浓缩制成固含量75-85％的膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性聚谷氨酸；
(2)填料的制备：将8g硅酸镁铝、3gγ相纳米氧化铝、3g 4A分子筛活化粉、0.5g纳米氧化锌按比例混合均匀，并装入真空袋中，密封后经真空压缩成块，然后置于-10℃环境中冷冻5h，取出后经超微粉碎机制成微粉，即得填料；
(3)胶粘剂的制备：向水中加入60g改性聚谷氨酸、25g填料和5g羟丙基淀粉醚(羟丙基含量在20-40％)，高速搅拌制成含水量20-30％的均匀浆体，即得胶粘剂。
4A分子筛活化粉的改性：先将25g 4A分子筛活化粉分散于无水乙醇中，浸泡15min后加入5g乙酰柠檬酸三正己酯，并加热至回流状态保温搅拌1h，再加入2.5g水解聚马来酸酐，继续回流保温搅拌30min，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性分子筛微粉。
实施例4
(1)聚谷氨酸的改性：25℃下将60g食品级聚谷氨酸加水配成饱和溶液，滴加50％稀硫酸调节溶液pH值至4-5，再加入20g N-羟甲基丙烯酰胺，补加水使N-羟甲基丙烯酰胺完全溶解，并加热至70-80℃保温搅拌反应，酯化反应结束后加入10g双丙酮丙烯酰胺和0.5g过硫酸钾，补加水使双丙酮丙烯酰胺和过硫酸钾完全溶解，然后加热至回流状态保温搅拌反应，聚合反应结束后停止加热，所得混合物经减压浓缩制成固含量75-85％的膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性聚谷氨酸；
(2)填料的制备：将8g硅酸镁铝、3gγ相纳米氧化铝、3g 4A分子筛活化粉、0.5g纳米氧化锌按比例混合均匀，并装入真空袋中，密封后经真空压缩成块，然后置于-10℃环境中冷冻5h，取出后经超微粉碎机制成微粉，即得填料；
(3)胶粘剂的制备：向水中加入60g改性聚谷氨酸、25g填料、5g羟丙基淀粉醚(羟丙基含量在20-40％)和5g粘结助剂，高速搅拌制成含水量20-30％的均匀浆体，即得胶粘剂。
粘结助剂的制备：先将20g海泡石纤维粉加热至135-145℃保温搅拌，再加入5g三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，并在135-145℃下保温搅拌30min，然后自然冷却，待温度降至100-110℃时加入3g聚四氢呋喃醚二醇，并于100-110℃下保温搅拌30min，最后以5-10℃/min的降温速度降至室温，即得粘结助剂。
实施例5
(1)聚谷氨酸的改性：25℃下将60g食品级聚谷氨酸加水配成饱和溶液，滴加50％稀硫酸调节溶液pH值至4-5，再加入20g N-羟甲基丙烯酰胺，补加水使N-羟甲基丙烯酰胺完全溶解，并加热至70-80℃保温搅拌反应，酯化反应结束后加入10g双丙酮丙烯酰胺和0.5g过硫酸钾，补加水使双丙酮丙烯酰胺和过硫酸钾完全溶解，然后加热至回流状态保温搅拌反应，聚合反应结束后停止加热，所得混合物经减压浓缩制成固含量75-85％的膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性聚谷氨酸；
(2)填料的制备：将8g硅酸镁铝、3gγ相纳米氧化铝、3g 4A分子筛活化粉、0.5g纳米氧化锌按比例混合均匀，并装入真空袋中，密封后经真空压缩成块，然后置于-10℃环境中冷冻5h，取出后经超微粉碎机制成微粉，即得填料；
(3)胶粘剂的制备：向水中加入60g改性聚谷氨酸、25g填料、5g羟丙基淀粉醚(羟丙基含量在20-40％)和5g粘结助剂，高速搅拌制成含水量20-30％的均匀浆体，即得胶粘剂。
粘结助剂的制备：先将20g海泡石纤维粉加热至135-145℃保温搅拌，再加入5g三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，并在135-145℃下保温搅拌30min，然后自然冷却，待温度降至100-110℃时加入3g聚四氢呋喃醚二醇，并于100-110℃下保温搅拌30min，最后以5-10℃/min的降温速度降至室温，即得粘结助剂。
4A分子筛活化粉的改性：先将25g 4A分子筛活化粉分散于无水乙醇中，浸泡15min后加入5g乙酰柠檬酸三正己酯，并加热至回流状态保温搅拌1h，再加入2.5g水解聚马来酸酐，继续回流保温搅拌30min，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性分子筛微粉。
对照例1
(1)填料的制备：将8g硅酸镁铝、3gγ相纳米氧化铝、3g 4A分子筛活化粉、0.5g纳米氧化锌按比例混合均匀，并装入真空袋中，密封后经真空压缩成块，然后置于-10℃环境中冷冻5h，取出后经超微粉碎机制成微粉，即得填料；
(2)胶粘剂的制备：向水中加入60g食品级聚谷氨酸、25g填料和5g羟丙基淀粉醚(羟丙基含量在20-40％)，高速搅拌制成含水量20-30％的均匀浆体，即得胶粘剂。
对照例2
胶粘剂的制备参照专利CN201610033626.1实施例粘胶的制备。
实施例6
分别利用实施例1-5、对照例1-2制备的等量胶粘剂对同批生产的同规格瓦楞纸板进行胶粘，并在同等条件下测定胶粘剂的耐水性能，如表1所示。
表1本发明胶粘剂的耐水性能
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)聚谷氨酸的改性：25℃下将食品级聚谷氨酸加水配成饱和溶液，滴加稀硫酸调节溶液pH值至4-5，再加入N-羟甲基丙烯酰胺，补加水使N-羟甲基丙烯酰胺完全溶解，并加热至70-80℃保温搅拌反应，酯化反应结束后加入双丙酮丙烯酰胺和过硫酸钾，补加水使双丙酮丙烯酰胺和过硫酸钾完全溶解，然后加热至回流状态保温搅拌反应，聚合反应结束后停止加热，所得混合物经减压浓缩制成固含量75-85％的膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性聚谷氨酸；
(2)填料的制备：将硅酸镁铝、γ相纳米氧化铝、4A分子筛活化粉、纳米氧化锌按比例混合均匀，并装入真空袋中，密封后经真空压缩成块，然后置于-10℃环境中冷冻5-8h，取出后经超微粉碎机制成微粉，即得填料；
(3)胶粘剂的制备：向水中加入改性聚谷氨酸、填料和羟丙基淀粉醚，高速搅拌制成含水量20-30％的均匀浆体，即得胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中稀硫酸选用质量浓度50-70％的硫酸水溶液。
3.根据权利要求1所述的瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中食品级聚谷氨酸、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和过硫酸钾的质量比为50-60:15-20:10:0.3-0.5。
4.根据权利要求1所述的瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中硅酸镁铝、γ相纳米氧化铝、4A分子筛活化粉、纳米氧化锌的质量比为5-10:1-5:1-5:0.5-2。
5.根据权利要求1所述的瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中改性聚谷氨酸、填料和羟丙基淀粉醚的质量比为50-60:15-25:3-10。
6.根据权利要求1所述的瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述羟丙基淀粉醚的羟丙基含量在20-40％。
7.根据权利要求1所述的瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中还加入了粘结助剂，粘结助剂与改性聚谷氨酸的质量比为3-10:50-60。
8.根据权利要求7所述的瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述粘结助剂是以海泡石纤维粉作为基料制成，其制备方法为：先将海泡石纤维粉加热至135-145℃保温搅拌，再加入三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，并在135-145℃下保温搅拌15-30min，然后自然冷却，待温度降至100-110℃时加入聚四氢呋喃醚二醇，并于100-110℃下保温搅拌0.5-1h，最后以5-10℃/min的降温速度降至室温，即得粘结助剂。
9.根据权利要求8所述的瓦楞纸板加工用耐水胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述海泡石纤维粉、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、聚四氢呋喃醚二醇的质量比为15-25:3-8:1-5。
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