新型蜂窩紙板用淀粉粘合劑技術(shù)
發(fā)布時(shí)間：2024-06-28 點(diǎn)擊：141
蜂窩紙板自問世以來因其廣泛的應(yīng)用性與良好的性能受到人們極大的重視，而用于粘合芯紙和面紙所用的黏合劑可以說對(duì)蜂窩紙板性能具有一定的決定作用，因此研究性能優(yōu)良的黏合劑具有很重要的價(jià)值。目前廣受關(guān)注的玉米淀粉粘合劑作為一種性能好、無毒害、價(jià)廉的天然粘合劑在紙制包裝行業(yè)中越來越多的使用，以淀粉膠取代泡花堿、白乳膠和pva已成發(fā)展趨勢(shì)。但在實(shí)際生產(chǎn)中，淀粉粘合劑固含量低，干燥速度慢，初粘力低等問題都為淀粉粘合劑進(jìn)一步推廣帶來了障礙，也給蜂窩紙板的生產(chǎn)帶來了很多的問題。針對(duì)此問題，本人進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，最后研制出的淀粉粘合劑固含量可達(dá)到35％，明顯的提高了干燥速度并改善了初粘力，降低了成本。
一、工藝流程及步驟
（一）氧化階段
稱一定量的淀粉，加入一定量的水（淀粉：水為1：3），溫度即為室溫。用攪拌機(jī)攪動(dòng)，再加入一定量的naoh溶液，調(diào)整ph值在10左右，最后加入cuso4溶液、h2o2溶液與適量的消泡劑，攪拌1h。
（二）糊化階段
在上述溶液中加入適量填料，然后加入naoh溶液，使發(fā)生糊化反應(yīng)，并充分反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)間控制在20min左右。
（三）中止階段
加入穩(wěn)定劑使反應(yīng)中止，攪拌5min左右。
（四）絡(luò)和階段
加入硼砂配成的溶液，緩緩加入液體中，并攪拌5min。
二、實(shí)驗(yàn)分析
（一）氧化階段
1、氧化劑
為了增加淀粉的溶解性、流動(dòng)性，防止膠液凝沉等，在制備玉米淀粉膠粘劑時(shí)經(jīng)常采用氧化降解的方法。綜合考慮氧化條件控制的難易，原料成本以及對(duì)產(chǎn)物的顏色要求等因素，本實(shí)驗(yàn)采用的是h2o2氧化法制得的淀粉粘合劑，而且為了縮短氧化時(shí)間，采用的是催化氧化法。本研究所用的催化劑是cuso4。
用30%的h2o2氧化玉米淀粉時(shí)，在淀粉中有羧基、羰基和醛基官能團(tuán)生成。三種官能團(tuán)的生成比率與反應(yīng)體系的ph值有關(guān)系，當(dāng)ph在9～10范圍時(shí)，生成的羧基量相對(duì)較多。而當(dāng)ph在7左右時(shí)，羰基和醛基的生成量相對(duì)較多，由于羧基對(duì)纖維類物質(zhì)的粘附力較強(qiáng)。用羧基在堿性條件下呈陰離子性，可以減少淀粉分子間的締合，改善淀粉黏合劑的貯存穩(wěn)定性，因此反應(yīng)體系的ph值應(yīng)控制在10左右，以利于生成較多的羧基。因此開始時(shí)加入適當(dāng)?shù)膎aoh溶液的原因就在于此。本實(shí)驗(yàn)氧化劑用量控制在4％左右。
2、催化劑
銅離子對(duì)雙氧水氧化淀粉具有明顯的催化作用。當(dāng)未用催化劑時(shí)，氧化淀粉的羧基含量相當(dāng)?shù)汀Ｒ坏┘尤氪呋瘎?，羧基含量迅速增加，隨著催化劑用量的增加，羧基含量增加。這主要是由于催化劑的加入破環(huán)了淀粉的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使氧化劑與淀粉分子接觸機(jī)會(huì)增加，改善了氧化效果，使羧基含量增加。
3、消泡劑
在生產(chǎn)及使用過程中，由于在淀粉的氧化階段產(chǎn)生大量的氣泡，影響?zhàn)ず蟿┱Ｊ┠z，特別是用雙氧水做氧化劑，更易產(chǎn)生泡沫，這樣須加適量消泡劑消泡，消泡劑可選用硅油或磷酸三丁酯、正辛醇等，本研究選用磷酸三丁酯。需特別注意的是消泡劑用量不宜過多，過量會(huì)使黏合劑表面張力降低，失去粘性，粘合強(qiáng)度達(dá)不到要求，最佳用量為淀粉量的 0.3～0.5％。
（二）糊化階段
1、填料
國內(nèi)蜂窩紙箱主要是用草漿紙生產(chǎn)的，它表面粗糙，吸水率大。如黏合劑本身的水分較大時(shí)，施膠后大部分水分被草漿紙吸收，自然干燥速度就會(huì)明顯減慢。在玉米淀粉黏合劑中加入一定量的膨潤土做填料，增加固含量，減少水分，也可有效的堵塞瓦楞紙纖維表面的孔隙，阻止水分向紙內(nèi)滲透，以達(dá)到快速干燥的目的。
2、糊化劑
naoh作糊化劑，它與氧化淀粉中的未被氧化的羥基結(jié)合，破壞氫鍵，使淀粉分子間的作用力減弱，使其溶解糊化，而且與氧化淀粉的官能團(tuán)反應(yīng)形成鈉鹽而增加了淀粉的親水性與溶解性，增加黏合劑的粘度和硬度，同時(shí)它又提高了淀粉膠抗凝凍性，增加了淀粉膠的流動(dòng)性，并且使之易于儲(chǔ)存。若用量過多，雖然黏合劑透明性好，流動(dòng)性好，但膠液粘度會(huì)下降并且影響粘性，且易產(chǎn)生泡沫，造成脫膠現(xiàn)象，且堿性太強(qiáng)，對(duì)紙纖維有一定的腐蝕作用，紙面易泛黃。若用量太少，會(huì)造成淀粉糊化不充分，粘結(jié)力小，流動(dòng)性差。實(shí)驗(yàn)表明堿量控制在淀粉用量的8%~10%為宜。
3、中止階段
加入穩(wěn)定劑，中和未反應(yīng)的多余naoh溶液，防止糊化反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生，否則粘合劑粘度降低，會(huì)影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
4、絡(luò)合階段
為提高黏合劑的交聯(lián)度和初粘性，加入硼砂作交聯(lián)劑。利用交聯(lián)劑把線型結(jié)構(gòu)大分子或帶支鏈的線型結(jié)構(gòu)小分子淀粉進(jìn)行交聯(lián)，由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)型結(jié)構(gòu)，所以選用的交聯(lián)劑為硼砂黏合劑。糊化后加入硼砂，它可以使短鏈的氧化淀粉以其羥基或羥基與硼原子形成絡(luò)合物，通過這些不規(guī)則的交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有交聯(lián)增粘作用，有利于提高初粘力和加快干燥速度，另外還起到防腐、防滲及終止反應(yīng)作用。但用量并不是越多越好，過多會(huì)使黏合劑流動(dòng)性變差，呈膠凍狀，難以上膠，膠質(zhì)發(fā)脆。過少絡(luò)合不夠，粘接力差。實(shí)驗(yàn)確定硼砂用量控制在淀粉量的0.5%左右為宜。
結(jié)語
用這種方法生產(chǎn)的淀粉粘合劑固含量可達(dá)35％，有效的解決了干燥速度慢，初粘度低等問題，并且在高溫高濕(溫度30℃，濕度90％)的條件下可保存25天左右，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量較高，極大的保證了高質(zhì)量蜂窩紙板的生產(chǎn)，有較大的市場(chǎng)價(jià)值。
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一、工藝流程及步驟
（一）氧化階段
稱一定量的淀粉，加入一定量的水（淀粉：水為1：3），溫度即為室溫。用攪拌機(jī)攪動(dòng)，再加入一定量的naoh溶液，調(diào)整ph值在10左右，最后加入cuso4溶液、h2o2溶液與適量的消泡劑，攪拌1h。
（二）糊化階段
在上述溶液中加入適量填料，然后加入naoh溶液，使發(fā)生糊化反應(yīng)，并充分反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)間控制在20min左右。
（三）中止階段
加入穩(wěn)定劑使反應(yīng)中止，攪拌5min左右。
（四）絡(luò)和階段
加入硼砂配成的溶液，緩緩加入液體中，并攪拌5min。
二、實(shí)驗(yàn)分析
（一）氧化階段
1、氧化劑
為了增加淀粉的溶解性、流動(dòng)性，防止膠液凝沉等，在制備玉米淀粉膠粘劑時(shí)經(jīng)常采用氧化降解的方法。綜合考慮氧化條件控制的難易，原料成本以及對(duì)產(chǎn)物的顏色要求等因素，本實(shí)驗(yàn)采用的是h2o2氧化法制得的淀粉粘合劑，而且為了縮短氧化時(shí)間，采用的是催化氧化法。本研究所用的催化劑是cuso4。
用30%的h2o2氧化玉米淀粉時(shí)，在淀粉中有羧基、羰基和醛基官能團(tuán)生成。三種官能團(tuán)的生成比率與反應(yīng)體系的ph值有關(guān)系，當(dāng)ph在9～10范圍時(shí)，生成的羧基量相對(duì)較多。而當(dāng)ph在7左右時(shí)，羰基和醛基的生成量相對(duì)較多，由于羧基對(duì)纖維類物質(zhì)的粘附力較強(qiáng)。用羧基在堿性條件下呈陰離子性，可以減少淀粉分子間的締合，改善淀粉黏合劑的貯存穩(wěn)定性，因此反應(yīng)體系的ph值應(yīng)控制在10左右，以利于生成較多的羧基。因此開始時(shí)加入適當(dāng)?shù)膎aoh溶液的原因就在于此。本實(shí)驗(yàn)氧化劑用量控制在4％左右。
2、催化劑
銅離子對(duì)雙氧水氧化淀粉具有明顯的催化作用。當(dāng)未用催化劑時(shí)，氧化淀粉的羧基含量相當(dāng)?shù)汀Ｒ坏┘尤氪呋瘎?，羧基含量迅速增加，隨著催化劑用量的增加，羧基含量增加。這主要是由于催化劑的加入破環(huán)了淀粉的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使氧化劑與淀粉分子接觸機(jī)會(huì)增加，改善了氧化效果，使羧基含量增加。
3、消泡劑
在生產(chǎn)及使用過程中，由于在淀粉的氧化階段產(chǎn)生大量的氣泡，影響?zhàn)ず蟿┱Ｊ┠z，特別是用雙氧水做氧化劑，更易產(chǎn)生泡沫，這樣須加適量消泡劑消泡，消泡劑可選用硅油或磷酸三丁酯、正辛醇等，本研究選用磷酸三丁酯。需特別注意的是消泡劑用量不宜過多，過量會(huì)使黏合劑表面張力降低，失去粘性，粘合強(qiáng)度達(dá)不到要求，最佳用量為淀粉量的 0.3～0.5％。
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