氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑的制備方法，可有效解決現(xiàn)有淀粉粘合劑不環(huán)保、不能降解，對環(huán)境有污染、成本高的問題，方法是，將淀粉溶于蒸餾水中，加入高錳酸鉀，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2?3，40?80℃攪拌1小時，60?95℃下繼續(xù)攪拌1小時，加入硼酸，80?90℃反應(yīng)1小時，再加入硫酸鋁鉀，繼續(xù)攪拌2小時，得到改性淀粉的膠體；將氯化鋅加入水，在70?95℃下溶解均勻，加入纖維素，70?95℃下攪拌1?3小時，使纖維素解離到纖維長度微米級的分散均一的溶液，加入改性淀粉的膠體，60?90℃下攪拌3?6小時，冷卻到室溫，得到氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑。本發(fā)明環(huán)保，力學(xué)強度高，可降解，成本低，常溫流動性好。
【專利說明】
氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及化工，特別是一種氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]淀粉高溫糊化后以其較優(yōu)的粘合性能，作為粘合劑有悠久歷史。淀粉粘合劑是以淀粉與水為主要原料經(jīng)糊化、氧化或酯化、接枝作用制成的粘稠液體或易溶解的固體物質(zhì)，根據(jù)變性方法不同，可分為糊化淀粉粘合劑，氧化淀粉粘合劑，酯化淀粉粘合劑，接枝淀粉粘合劑。
[0003]氧化淀粉本身不溶于水，無粘性，加入糊化劑NaOH后，羧基變成鈉鹽，增加親水性和溶解性，與淀粉中未被氧化的羥基結(jié)合，破壞了部分氫鍵，使大分子間作用力減弱，溶脹糊化后，粘合劑變稠，和交聯(lián)劑硼砂交聯(lián)改性，硼原子外電子層的空軌道能吸收糊化后的氧化淀粉中的-0H，結(jié)合為配位體，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多核絡(luò)合物，具有交聯(lián)增稠作用，使淀粉膠的黏度和表面張力增加，內(nèi)聚力增加。
[0004]在氧化淀粉粘合劑中，常用的氧化劑為高錳酸鉀、次氯酸鈉、過氧化氫等。高錳酸鉀作氧化劑時，其原料具有體積小，重量輕，便于運輸，穩(wěn)定性好便于存放，
制作時無刺激性氣體放出，成品膠也無任何氣味。高錳酸鉀在酸性條件下表現(xiàn)出很強的氧化能力，并隨溫度的升高氧化作用更強，用高錳酸鉀氧化，從本身顏色變化可以判斷氧化程度，生產(chǎn)上易控制。
[0005]為增強淀粉粘合劑綜合力學(xué)性能，目前多采用對淀粉接枝改性，接枝改性是通過一定的方式在淀粉的大分子上產(chǎn)生初級自由基，然后引發(fā)接枝單體，進(jìn)行接枝共聚，使某些烯烴單體以一定的聚合度接枝到淀粉的分子上，在淀粉鏈上形成合成高聚物分子鏈，從而改變淀粉粘合劑的性能。常用的接枝共聚試劑主要有:聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚丙烯酸、環(huán)氧氯丙烷。但由于方法和原料中存在的問題，其制備的氧化淀粉粘合劑存在如下問題:
(1)不環(huán)保。目前淀粉/高分子復(fù)合粘合劑制備中涉及和高分子單體參與的反應(yīng)如丙烯酸酯類，環(huán)氧樹脂，脲醛樹脂單體等，制備過程有一定毒性
(2)不能降解，對環(huán)境有污染。
[0006](3)成本高。
[0007](4)常溫流動性差。由于淀粉玻璃化溫度較高，在常溫下淀粉流動性差。很多淀粉類粘合劑需要加熱到一定溫度才能施用，限制了其的方便應(yīng)用。
[0008]因此，粘合劑制備方法上的改進(jìn)的創(chuàng)新是需要認(rèn)真解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明之目的就是提供一種氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑的制備方法，可有效解決現(xiàn)有淀粉粘合劑不環(huán)保、不能降解，對環(huán)境有污染、成本高的問題。
[0010]本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，由以下步驟實現(xiàn): (1)改性淀粉的制備:將5-12g淀粉溶于40-80°C的10mL蒸餾水中，攪拌溶解均勻，加入
2-8mg高錳酸鉀，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2-3，40-80°C攪拌I小時，60-95 °C下繼續(xù)攪拌I小時，加入2_6mg硼酸，80-90°C反應(yīng)I小時，再加入0.2-0.8g硫酸鋁鉀(明礬)，繼續(xù)攪拌2小時，得到改性淀粉的膠體；
(2)淀粉/纖維素復(fù)合凝膠的制備:將氯化鋅加入水，在70-95°C下溶解均勻，配制成質(zhì)量濃度40-70%的氯化鋅水溶液50ml，再加入2-4g纖維素，70-95 °C下攪拌1-3小時，使纖維素解離到纖維長度微米級的分散均一的溶液，加入50-200ml改性淀粉的膠體，60-90°C下攪拌
3-6小時，冷卻到室溫，得到氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑。
[0011]本發(fā)明具有以下突出的有益技術(shù)效果:
(I)環(huán)保。無論是主原料淀粉與纖維素，還是溶解纖維素所采用的溶劑氯化鋅，均無毒無害。
[0012](2)力學(xué)強度較高。淀粉通過硼酸的交聯(lián)在水中形成膠體狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成凝膠骨架。氯化鋅的鋅離子與纖維素的羥基以及糖苷鍵的氧原子配位，形成物理交聯(lián)。淀粉與纖維素均具有吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)接近，相容性好。淀粉與纖維素之間具有較強相互作用，維持粘合劑的穩(wěn)定性。
[0013](3)可以降解，環(huán)境友好。淀粉，纖維素是天然可降解材料，淀粉/纖維素復(fù)合凝膠對環(huán)境沒有任何不利影響。
[0014](4)成本低。淀粉及改性相關(guān)試劑，纖維素，溶解纖維素的氯化鋅均廉價易得。
[0015](5)常溫流動性好。由于纖維素分子鏈與淀粉分子鏈共混，增加了淀粉的分子間距離，降低了玻璃化溫度。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細(xì)說明。
[0017]實施例1
本發(fā)明在具體實施中，由以下步驟實現(xiàn):
(1)改性淀粉的制備:將5-10g淀粉溶于40-500C的10mL蒸餾水中，用機械攪拌器攪拌溶解均勻，加入2_3mg高錳酸鉀，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2-3，40-50°C攪拌I小時，60-75°C下繼續(xù)攪拌I小時，加入2-4mg硼酸，80 0C反應(yīng)I小時，再加入0.2-0.6g硫酸鋁鉀，繼續(xù)攪拌2小時，得到改性淀粉的膠體；
(2)淀粉/纖維素復(fù)合凝膠的制備:將氯化鋅加入水，在70-800C下溶解均勻，配制成質(zhì)量濃度40-60%的氯化鋅水溶液50ml，再加入2-4g纖維素，70-80 °C下攪拌1-3小時，使纖維素解離到纖維長度微米級的分散均一的溶液，加入50-200ml改性淀粉的膠體，60-80°C下攪拌3-6小時，冷卻到室溫，得到氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑。
[0018]實施例2
本發(fā)明在具體實施中，也可由以下步驟實現(xiàn):
(I)改性淀粉的制備:將7-12g淀粉溶于70-800C的10mL蒸餾水中，用機械攪拌器攪拌溶解均勻，加入5_8mg高錳酸鉀，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2-3，70-80°C攪拌I小時，80-95°C下繼續(xù)攪拌I小時，加入4-6mg硼酸，90 0C反應(yīng)I小時，再加入0.4-0.8g硫酸鋁鉀，繼續(xù)攪拌2小時，得到改性淀粉的膠體； (2)淀粉/纖維素復(fù)合凝膠的制備:將氯化鋅加入水，在80-95°C下溶解均勻，配制成質(zhì)量濃度50-70%的氯化鋅水溶液50ml，再加入2-4g纖維素，80-95 °C下攪拌1-3小時，使纖維素解離到纖維長度微米級的分散均一的溶液，加入50-200ml改性淀粉的膠體，70-90°C下攪拌
3-6小時，冷卻到室溫，得到氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑。
[0019]實施例3
本發(fā)明在具體實施中，由以下步驟實現(xiàn):
(1)改性淀粉的制備:將1g淀粉溶于500C的10mL蒸餾水中，用機械攪拌器攪拌溶解均勻，加入2mg高錳酸鉀，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2-3，50°C攪拌I小時，75°C下繼續(xù)攪拌I小時，加入2mg硼酸，90°C反應(yīng)I小時，再加入0.6g硫酸鋁鉀(明礬)，繼續(xù)攪拌2小時，得到改性淀粉的膠體；
(2)淀粉/纖維素復(fù)合凝膠的制備:將氯化鋅加入水，在80°C下溶解均勻，配制成質(zhì)量濃度65%的氯化鋅水溶液50ml，再加入3g纖維素，80°C下攪拌1_3小時，使纖維素解離到纖維長度微米級的分散均一的溶液，加入50ml改性淀粉的膠體，80°C下攪拌4小時，冷卻到室溫，得到氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑。
[0020]本發(fā)明經(jīng)實地應(yīng)用和測試，取得了非常滿意的有益技術(shù)效果，與普通淀粉粘合劑相比，不像普通淀粉粘合劑在常溫下比較硬，該粘合劑在室溫下仍然呈粘稠狀。降低溫度到-50C，韌性較好，仍然不變脆。因為一方面氧化淀粉糊化后，水溶性增加，利于氯化鋅的鋅離子擴散到淀粉的分子鏈中。鋅離子與羥基、糖苷鍵的氧原子配位作用阻止了在較低的溫度下淀粉分子自由體積的縮小，提高了淀粉玻璃化溫度。另一方面，淀粉與纖維素形成相互穿插的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，纖維素使得淀粉分子鏈規(guī)整性下降，在較低溫度下不容易結(jié)晶，因此阻礙了較低的溫度下淀粉的變脆。而且具有:
(I)環(huán)保。淀粉，纖維素，溶解纖維素所采用的溶劑氯化鋅，均無毒無害，所制成的產(chǎn)品在試驗和使用中均未發(fā)現(xiàn)有任何毒副作用，表明使用安全，環(huán)保。
[0021](2)力學(xué)強度高。淀粉通過硼酸的交聯(lián)在水中形成膠體狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成凝膠骨架。氯化鋅的鋅離子與纖維素的羥基以及糖苷鍵的氧原子配位，形成物理交聯(lián)。淀粉與纖維素均具有吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)接近，相容性好。淀粉與纖維素之間具有較強相互作用，粘合強度提高3倍以上，維持粘合劑的穩(wěn)定性，延長使用壽命。
[0022](3)產(chǎn)品可降解，環(huán)境友好。淀粉與纖維素是天然可降解材料，淀粉/纖維素復(fù)合凝膠對環(huán)境沒有任何不利影響。
[0023](4)成本低。淀粉，纖維素，氯化鋅均廉價易得，其產(chǎn)品成本只是現(xiàn)有產(chǎn)品的1/4-1/5，非常利于生產(chǎn)和推廣使用，創(chuàng)造好的商機，提高經(jīng)濟效益，且不會環(huán)境造成污染，經(jīng)濟和社會效益顯著。
[0024](5)常溫流動性好。由于纖維素分子鏈與淀粉分子鏈共混，增加了淀粉的分子間距離，降低了玻璃化溫度?？朔藗鹘y(tǒng)淀粉粘合劑低溫變脆，使用壽命短、效果差的問題。
【主權(quán)項】
1.一種氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑的制備方法，其特征在于，由以下步驟實現(xiàn): (1)改性淀粉的制備:將5-12g淀粉溶于40-800C的10mL蒸餾水中，攪拌溶解均勻，加入2-8mg高錳酸鉀，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2-3，40-80°C攪拌I小時，60-95 °C下繼續(xù)攪拌I小時，加入2_6mg硼酸，80-90°C反應(yīng)I小時，再加入0.2-0.8g硫酸鋁鉀，繼續(xù)攪拌2小時，得到改性淀粉的膠體； (2)淀粉/纖維素復(fù)合凝膠的制備:將氯化鋅加入水，在70-95°C下溶解均勻，配制成質(zhì)量濃度40-70%的氯化鋅水溶液50ml，再加入2-4g纖維素，70-95 °C下攪拌1-3小時，使纖維素解離到纖維長度微米級的分散均一的溶液，加入50-200ml改性淀粉的膠體，60-90°C下攪拌3-6小時，冷卻到室溫，得到氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑的制備方法，其特征在于，由以下步驟實現(xiàn): (1)改性淀粉的制備:將5-10g淀粉溶于40-50°C的10mL蒸餾水中，用機械攪拌器攪拌溶解均勻，加入2_3mg高錳酸鉀，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2-3，40-50°C攪拌I小時，60-75°C下繼續(xù)攪拌I小時，加入2-4mg硼酸，80 0C反應(yīng)I小時，再加入0.2-0.6g硫酸鋁鉀，繼續(xù)攪拌2小時，得到改性淀粉的膠體； (2)淀粉/纖維素復(fù)合凝膠的制備:將氯化鋅加入水，在70-800C下溶解均勻，配制成質(zhì)量濃度40-60%的氯化鋅水溶液50ml，再加入2-4g纖維素，70-80 °C下攪拌1-3小時，使纖維素解離到纖維長度微米級的分散均一的溶液，加入50-200ml改性淀粉的膠體，60-80°C下攪拌3-6小時，冷卻到室溫，得到氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑的制備方法，其特征在于，由以下步驟實現(xiàn): (1)改性淀粉的制備:將7-12g淀粉溶于70-80°C的10mL蒸餾水中，用機械攪拌器攪拌溶解均勻，加入5_8mg高錳酸鉀，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2-3，70-80°C攪拌I小時，80-95°C下繼續(xù)攪拌I小時，加入4-6mg硼酸，90 0C反應(yīng)I小時，再加入0.4-0.8g硫酸鋁鉀，繼續(xù)攪拌2小時，得到改性淀粉的膠體； (2)淀粉/纖維素復(fù)合凝膠的制備:將氯化鋅加入水，在80-95°C下溶解均勻，配制成質(zhì)量濃度50-70%的氯化鋅水溶液50ml，再加入2-4g纖維素，80-95 °C下攪拌1-3小時，使纖維素解離到纖維長度微米級的分散均一的溶液，加入50-200ml改性淀粉的膠體，70-90°C下攪拌3-6小時，冷卻到室溫，得到氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑的制備方法，其特征在于，由以下步驟實現(xiàn): (1)改性淀粉的制備:將1g淀粉溶于50°C的10mL蒸餾水中，用機械攪拌器攪拌溶解均勻，加入2mg高錳酸鉀，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2-3，50°C攪拌I小時，75°C下繼續(xù)攪拌I小時，加入2mg硼酸，90 0C反應(yīng)I小時，再加入0.6g硫酸鋁鉀，繼續(xù)攪拌2小時，得到改性淀粉的膠體； (2)淀粉/纖維素復(fù)合凝膠的制備:將氯化鋅加入水，在80°C下溶解均勻，配制成質(zhì)量濃度65%的氯化鋅水溶液50ml，再加入3g纖維素，80°C下攪拌1_3小時，使纖維素解離到纖維長度微米級的分散均一的溶液，加入50ml改性淀粉的膠體，80°C下攪拌4小時，冷卻到室溫，得到氧化淀粉纖維素復(fù)合粘合劑。
【文檔編號】C09J103/10GK105907334SQ201610378363
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】劉潔, 孟艷芳, 賀文明, 朱秋榮
【申請人】安陽華森紙業(yè)有限責(zé)任公司