一種納米復(fù)合生物質(zhì)水性粘合劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水性粘合劑，尤其涉及一種在不同極性塑料基材與紙材及木材與紙材之間具有優(yōu)良初粘性和終粘性的環(huán)保納米復(fù)合生物質(zhì)水性粘合劑的制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]隨著保護(hù)環(huán)境、珍惜資源的理念日益深入人心，對(duì)膠黏劑的高固含量、無(wú)溶劑、水性、光固化等環(huán)境友好因素和低溫固化、廢棄物再生利用等節(jié)能技術(shù)越來(lái)越重視，并不斷加大研究開(kāi)發(fā)力度。在軟包裝領(lǐng)域，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家軟包裝復(fù)合生產(chǎn)中使用的主要是無(wú)溶劑型膠黏劑和水性膠黏劑。目前，我國(guó)95%以上的軟包裝生產(chǎn)采用的是溶劑型膠黏劑，使用最多、性能最好是溶劑型雙組分聚氨酯膠黏劑。由于溶劑型膠黏劑具有優(yōu)良的柔軟性、耐低溫及耐蒸煮性、易操作性和廣泛的適應(yīng)性，且國(guó)內(nèi)軟包裝行業(yè)的干式復(fù)合設(shè)備目前只適用于溶劑型膠黏劑。此外，環(huán)保型膠黏劑在性能方面也還有一定的局限性。與溶劑型膠黏劑相比，水性膠黏劑具有無(wú)溶劑釋放、環(huán)境友好、無(wú)毒、不可燃、使用安全、成本低等優(yōu)點(diǎn)，固含量可高達(dá)50%-60%，具有上膠量少、黏結(jié)強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)。水性聚氨酯(PU)膠黏劑、丙烯酸乳液、EVA共聚乳液等。同時(shí)，在粘合劑領(lǐng)域，全球的趨勢(shì)是逐步實(shí)現(xiàn)綠色化的同時(shí)采用生物質(zhì)材料制備，很多生物質(zhì)本身即擁有非常好的粘合性，如淀粉、木質(zhì)素液、各種膠體等。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)生物質(zhì)膠黏劑的研究主要集中在大豆蛋白、淀粉、熱解生物油和木質(zhì)素等方面。由于生物質(zhì)材料本身的粘合性無(wú)法達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的要求，不通的改性方式被用于提高生物質(zhì)材料的粘合性。如接入疏水基團(tuán)、解開(kāi)生物質(zhì)分子鏈的三維團(tuán)聚結(jié)構(gòu)等。如發(fā)明專(zhuān)利2011100294798公開(kāi)的一種生物質(zhì)膠粘劑的制備方法及其生物質(zhì)膠粘劑和膠合木板，此發(fā)明將油茶餅柏與堿和水進(jìn)行接觸后在縮聚催化劑存在下，與酚和醛在縮聚條件下反應(yīng)，得到粘度為500-5000厘泊的生物質(zhì)粘合劑組分；又如2009100843660公開(kāi)的一種以大豆分離蛋白為主料的生物質(zhì)膠粘劑的制備方法，通過(guò)將大豆分離蛋白與活化后的氨基酸結(jié)合，再通過(guò)去保護(hù)基，得到以大豆分離蛋白為主料的生物質(zhì)膠粘劑。本發(fā)明膠粘劑對(duì)木材的膠粘強(qiáng)度高，耐水性好，固化時(shí)間短。
[0004]雖然在紙板或木板粘合上生物質(zhì)粘合劑已經(jīng)逐漸被使用，但在軟包裝領(lǐng)域，尤其是禮盒包裝領(lǐng)域，由于所涉及材料品類(lèi)較多，尤其涉及大量塑料、紙材、布基材的粘合，且要求一定的開(kāi)放時(shí)間，對(duì)防水性、防霉變也有要求。顯然，目前的生物質(zhì)膠無(wú)法滿(mǎn)足以上的需要。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了克服目前生物質(zhì)膠初粘性及終粘性差的缺陷，提供一種在不同極性塑料基材與紙材及木材與紙材之間具有優(yōu)良初粘性和終粘性的環(huán)保納米復(fù)合生物質(zhì)水性粘合劑。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種生物質(zhì)環(huán)保水性膠，由多種原料復(fù)配而成，包括有機(jī)硅改性淀粉水乳液、納米片層粘土、接枝改性大豆蛋白、聚乙烯醇、增粘組分。
[0008]各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
有機(jī)硅改性淀粉水乳液:30-50份接枝改性大豆蛋白:20-40份納米片層粘土:2-4份聚乙烯醇水溶液:6-12份增粘組分:1_3份
進(jìn)一步，所述接枝改性淀粉水乳液的制備過(guò)程為:
1:淀粉的氧化:配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-50%的淀粉水乳液，攪拌下加入淀粉水乳液質(zhì)量1.5%的質(zhì)量濃度為1%的硫酸銅溶液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值至9.5，后緩慢加入淀粉乳液質(zhì)量1.5-2.5%的雙氧水，恒溫50°C反應(yīng)3h，后以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的鹽酸中和到pH值為6.0-6.5，再加入淀粉乳液1.5%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的亞硫酸鈉水溶液終止反應(yīng)，最后經(jīng)洗滌、烘干、粉碎得氧化淀粉A ;
I1:淀粉的有機(jī)硅表面改性:將氧化淀粉A分散于質(zhì)量為其350%-500%的水中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的鹽酸溶液，將其pH值調(diào)至5，將體系溫度升至50°C后，逐滴加入質(zhì)量為氧化淀粉A質(zhì)量的15-30%質(zhì)量的乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，并以150-200rmp的速度攪拌，恒溫度反應(yīng)2小時(shí)，后冷卻至室溫，加入氧化淀粉質(zhì)量1%_3%的陰離子表面活性劑，于室溫下100-150rmp攪拌30min，得到有機(jī)硅改性淀粉水乳液。
[0009]進(jìn)一步，所述接枝改性大豆蛋白為以甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝改性的大豆蛋白，其接枝度介于38%-54%之間。
[0010]進(jìn)一步，所述接枝改性大豆蛋白的制備方式為:在帶有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和滴液漏斗的容器中加入一定量的大豆蛋白和一定體積的尿素溶液，在50-60°C的油浴中預(yù)處理30 min。將一定量的過(guò)硫酸銨和亞硫酸氫鈉溶液加入反應(yīng)溶液中。10 min后，加入一定量甲基丙烯酸縮水甘油酯，反應(yīng)3 h，停止反應(yīng)。其中，大豆蛋白和尿素的比例為，lg大豆蛋白/10-15ml尿素溶液，過(guò)硫酸銨的質(zhì)量為大豆蛋白的5%-10%，溶液濃度為0.lg/ml，亞硫酸氫鈉的質(zhì)量為大豆蛋白的2%-4%，溶液濃度為0.05g/ml，甲基丙烯酸縮水甘油酯與大豆蛋白的比例為lg大豆蛋白/0.8-1.5mL甲基丙烯酸縮水甘油酯。
[0011 ] 進(jìn)一步，所述增粘組分為水性松香乳液、水性烯萜乳液、水溶性纖維素衍生物溶液中的一種，其中，增粘組分如為水性松香乳液或水性烯萜乳液，則為采用陰離子表面活性劑的產(chǎn)品，水溶性纖維素衍生物溶液為具有親水基團(tuán)的纖維素衍生物水溶液，優(yōu)選的，選擇羥乙基纖維素水溶液，溶液質(zhì)量濃度介于5%-10%之間。
[0012]進(jìn)一步，所述聚乙烯醇水溶液的濃度介于5%_8%之間，聚乙烯醇的醇解度低于92%。
[0013]進(jìn)一步，所述納米片層粘土為納米鋰藻土與焦磷酸鈉的共混物。其中，納米鋰藻土的厚度為l_2nm，直徑為20-30nm，化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為[Mg5.34LiQ.66Sis02。-(OH)4] NaQ.66，焦磷酸鈉的化學(xué)通式為Na4P207，加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為納米鋰藻土的7.68%ο
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下將詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方法。但這些實(shí)施方法僅為示范性目的，而本發(fā)明不限于此。
[0016]
實(shí)施例1
一種生物質(zhì)環(huán)保水性膠，由多種原料復(fù)配而成，包括有機(jī)硅改性淀粉水乳液、納米片層粘土、接枝改性大豆蛋白、聚乙烯醇、增粘組分。
[0017]各組分的質(zhì)量組份數(shù)為
有機(jī)硅改性淀粉水乳液:45份接枝改性大豆蛋白:32份納米片層粘土:3.2份聚乙烯醇水溶液:8.5份增粘組分:1.5份
所述接枝改性淀粉水乳液的制備過(guò)程為:
1:淀粉的氧化:配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42%的淀粉水乳液，攪拌下加入淀粉水乳液質(zhì)量1.5%的質(zhì)量濃度為1%的硫酸銅溶液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值至9.5，后緩慢加入淀粉乳液質(zhì)量2.2%的雙氧水，恒溫50°C反應(yīng)3h，后以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的鹽酸中和到pH值為6.0-6.5，再加入淀粉乳液1.5%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的亞硫酸鈉水溶液終止反應(yīng)，最后經(jīng)洗滌、烘干、粉碎得氧化淀粉A ;
I1:淀粉的有機(jī)硅表面改性:將氧化淀粉A分散于質(zhì)量為其400%的水中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的鹽酸溶液，將其pH值調(diào)至5，將體系溫度升至50°C后，逐滴加入質(zhì)量為氧化淀粉A質(zhì)量的25.6%質(zhì)量的乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷，并以180r