本发明涉及粘结剂技术领域，更具体地说，涉及一种复合纸用粘结剂及其制备方法。
背景技术：
当前在包装领域，复合纸的使用量越来越大，其中用来生产纸箱的复合纸板的需求量也与日俱增，仅在国内，每年用来生产纸箱的纸板需求量接近7000万吨。随着纸板使用需求的扩大，人们对纸板的质量要求也越来越高，比如纸板的强度、韧性、防潮性等，同时，对纸板的环保性能也提出了较为苛刻的要求，以避免对人体健康产生影响。
为了保证纸板对人体的影响降到最低，很多纸板在生产时采用的淀粉粘结剂。如申请公布号为cn107384248a的中国发明专利公开了一种基于淀粉的纸板胶粘剂，包括淀粉、溶解淀粉并制备淀粉浆液的溶剂、碱液、硼砂，碱液能够调节淀粉浆液的ph值至8-9。该纸板胶粘剂采用的淀粉包括了直链淀粉和支链淀粉，能够利用直链淀粉的渗透力和支链淀粉的抓持力提高粘合效果，在保证粘结性能的同时还具有绿色环保的特点。但是，该纸板胶粘剂的粘度仍然较低，难以满足高端纸板的粘结需求。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种复合纸用粘结剂，该粘结剂具有更高的粘度。
本发明的第二个目的在于提供上述复合纸用粘结剂的制备方法，该方法不需加热，工艺简单。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种复合纸用粘结剂，主要由如下重量份数的原料制成：玉米淀粉352-448份、碱40-48份、硼砂5.6-7.2份、滑石粉22-28份、水800-880份；所述碱为氢氧化钠或者氢氧化钾。
通过采用上述技术方案，在复合纸用粘结剂的原料中，玉米淀粉吸湿性强，在制备粘结剂的过程中，可以缩短与水的混合时间。碱为氢氧化钠或氢氧化钾，可以对玉米淀粉进行糊化，玉米淀粉在糊化后具有良好的渗透性，能够提高粘结剂的粘合力。采用氢氧化钠或氢氧化钾作为糊化剂，还可以降低糊化温度，避免进行加热，以简化制备工艺并节约能源。硼砂可以作为一种交联剂，在水中生成具有复杂交联结构的物质，提高玉米淀粉的粘结力。滑石粉的加入能够增加粘结剂的粘度，降低粘结剂的流动性并提高粘结剂的加工性。
本发明进一步设置为：主要由如下重量份数的原料制成：玉米淀粉376-448份、碱40-45份、硼砂6.4-7.2份、滑石粉22.5-25.6份、水820-880份；所述碱为氢氧化钠或者氢氧化钾。
通过采用上述技术方案，进一步优化了各原料的比例，保证粘结剂在具有较大的固含量的同时具有较高的粘度。
本发明进一步设置为：所述原料还包括3.7-8.8重量份的氧化剂，所述氧化剂为过氧化氢、过氧化钠、过氧化钾、过硫酸钾中的至少一种。
通过采用上述技术方案，氧化剂的加入能够使玉米淀粉氧化，使得玉米淀粉上的基团转变为羧基或醛基，得到变性淀粉，进一步降低了玉米淀粉的糊化温度，并提高制得的粘结剂的稳定性。而且，氧化后的醛基还能提高粘结剂的防腐性能。本发明加入的氧化剂的量比较小，使得玉米淀粉上只有部分基团被氧化，保证了玉米淀粉的高渗透性。
本发明进一步设置为：所述原料还包括23-32重量份的填料和5-10重量份的分散剂，所述填料为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡中的至少一种；所述分散剂为尿素。
通过采用上述技术方案，加入硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡作为填料，可以进一步提高粘结剂的粘度，还能提高粘结剂的快干性能。另外，这些填料也使制得的粘结剂在长期存放后不易分层或沉降，提高了粘结剂的稳定性。采用尿素作分散剂，不但可以提高各原料在混合过程中的分散均匀性，还可以利用尿素上的氨基与玉米淀粉上的基团结合，进一步提高粘结剂的粘度。
本发明进一步设置为：所述原料还包括12-18重量份的防潮剂和括2-5重量份的交联助剂，所述防潮剂为硅酸、聚乙烯蜡、邻苯二甲酸酐中的至少一种；所述交联助剂为乙二醛和/或戊二醛。
通过采用上述技术方案，将硅酸、聚乙烯蜡、邻苯二甲酸酐作为防潮剂，能够在粘结剂使用过程中，避免环境中的水分侵入粘结剂中与玉米淀粉结合，降低粘结剂的粘合力。乙二醛和戊二醛作为交联助剂，其自身也可以作为交联剂，提高粘结剂的粘结强度，还可以与硼砂反应生成聚合物，与玉米淀粉结合形成大分子的复杂交联物质，进一步提高粘结剂的粘结强度，而且这种生成物具有良好的耐高温性，提高了粘结剂的热稳定性。
本发明进一步设置为：所述原料还包括1.5-2.2重量份的氰基丙烯酸乙酯粘合剂。
通过采用上述技术方案，加入的氰基丙烯酸乙酯粘结剂分散在溶剂中，会与各原料充分结合，在固化后形成牢固的交联结构，只需要少量的氰基丙烯酸乙酯粘合剂即可大大提高了本发明的复合纸用粘结剂的粘结强度。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
上述的复合纸用粘结剂的制备方法，包括如下步骤：先将玉米淀粉与水混合均匀，然后加入硼砂混合均匀，然后加入碱混合均匀，然后加入滑石粉混合均匀，即得。
通过采用上述技术方案，先将玉米淀粉与水混合，使玉米淀粉进行膨胀，便于后期进行交联和糊化，膨胀后的玉米淀粉更容易与硼砂结合，使淀粉的链增长、变得复杂，提高粘结剂的粘度。在加入碱进行糊化后，淀粉上基团充分暴露出来，再加入滑石粉后，滑石粉颗粒可以与淀粉上的基团充分结合，进一步提高粘结剂的粘度。
本发明进一步设置为：玉米淀粉与水混合均匀是将玉米淀粉与水混合并以10-20r/min的转速搅拌20-30min；加入硼砂混合均匀是加入硼砂后以30-50r/min的转速搅拌5-10min。
通过采用上述技术方案，在玉米淀粉与水混合时采用了较低的搅拌速率，搅拌时间也更短，有利于玉米淀粉充分膨胀，提高交联和糊化效果。加入硼砂后以较高的速度短时间搅拌，有利于硼砂在玉米淀粉中充分分散均匀，避免硼砂在局部未知分布过多导致粘度分布不均匀。
本发明进一步设置为：在加入滑石粉混合均匀后，加入防潮剂并以30-80r/min的转速搅拌5-10min。
通过采用上述技术方案，防潮剂加入后，以较高的搅拌速度进行快速搅拌，只需短时间即可使其在粘结剂中分散均匀，避免长时间搅拌造成粘结剂的交联聚合物结构被破坏。
本发明进一步设置为：在加入滑石粉的同时加入分散剂溶液，所述分散剂溶液为尿素溶液，所述尿素溶液的质量分数为26-43％。
通过采用上述技术方案，由于滑石粉的主要成分为硅酸镁类物质，在水相中不易分散均匀，在加入滑石粉时加入分散剂，有利于滑石粉在粘结剂中充分分散，尿素作为分散剂还可以与玉米淀粉很好地结合，进一步提高粘结剂的粘结强度。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、本发明的复合纸用粘结剂具有较高的粘度，结合力强，且粘结剂中固含量较高，具有良好的稳定性，适宜长期存储。
第二、本发明的复合纸用粘结剂具有良好的环境适应能力，适合在较高温度环境中使用，且具有良好的防腐性能。
第三、本发明的复合纸用粘结剂的制备方法无需进行加热，工艺简单，节约能源，制得的粘结剂质地均匀，便于存放，稳定性高。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
下面实施例中，玉米淀粉为购自吉林中粮生化能源销售有限公司的食用玉米淀粉(830kg/袋)。本发明使用的硼砂的粒度为80-120目。滑石粉的粒度为325-800目。
本发明的复合纸用粘结剂的制备方法中，制备时的环境为常温常压，一般温度为正常的室温(25℃左右)即可。优选的，本发明的复合纸用粘结剂为复合瓦楞纸板用粘结剂。玉米淀粉与水混合时的搅拌速度为10-20r/min，搅拌时间为20-30min。加入硼砂后的搅拌速度为30-50r/min，搅拌时间为5-10min。加入氢氧化钠后的搅拌速度为50-80r/min，搅拌时间为5-10min。氢氧化钠加入时采用加入氢氧化钠溶液的方式，即在加入前先将氢氧化钠配制成氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量分数为10-40％。在加入硼砂前加入氧化剂，加入氧化剂后以80-120r/min的搅拌速度搅拌5-10min。
加入混合料后的搅拌速度为20-30r/min，搅拌时间为10-20min。加入防潮剂后的搅拌速度为30-80r/min，搅拌时间为5-10min。
加入碱混合均匀后得到预混胶液，加入滑石粉的同时加入分散剂是将滑石粉与尿素溶液混合均匀制得混合料，然后将混合料加入预混胶液。尿素溶液的质量分数为26-43％。
实施例1
本实施例的复合纸用粘结剂由如下重量的原料制成：玉米淀粉352kg、氢氧化钠48kg、硼砂5.6kg、滑石粉28kg、水800kg。其中，硼砂的粒度为80目，滑石粉的粒度为325目。
本实施例的复合纸用粘结剂的制备方法包括如下步骤：将玉米淀粉加入搅拌机中，加水，以10r/min的转速搅拌30min，然后加入硼砂，以50r/min的转速搅拌5min，然后加入氢氧化钠，以50r/min的转速搅拌10min；然后加入滑石粉，以20r/min的转速搅拌20min，即得。
实施例2
本实施例的复合纸用粘结剂由如下重量的原料制成：玉米淀粉448kg、氢氧化钠40kg、硼砂7.2kg、滑石粉22.5kg、硬脂酸锌31.6kg、尿素5.4kg、硅酸溶液15.5kg、水880kg。其中，硼砂的粒度为80目，滑石粉的粒度为325目。硅酸溶液由硅酸钠溶液和硫酸混合反应得到；硅酸钠溶液由1.5kg硅酸钠与10kg水混合制得；硫酸的重量为4kg，质量分数为10％。
本实施例的复合纸用粘结剂的制备方法包括如下步骤：
1)将玉米淀粉加入搅拌机中，加入800kg水，以20r/min的转速搅拌20min，然后加入硼砂，以30r/min的转速搅拌10min；然后加入氢氧化钠溶液，以80r/min的转速搅拌5min，得到预混胶液；
氢氧化钠溶液由40kg氢氧化钠与65kg水混合均匀制成；
2)将1.5kg硅酸钠与10kg水混合均匀，制得硅酸钠溶液，然后加入质量分数为10％的硫酸溶液4kg，搅拌混合均匀，制得硅酸溶液(含硅酸的混合液)；
将5.4kg尿素和15kg水混合搅拌均匀，制得尿素溶液；
3)将滑石粉、硬脂酸锌与步骤2)制得的尿素溶液混合搅拌均匀，制得混合料，然后将混合料加入步骤1)制得的预混胶液中，以30r/min的转速搅拌10min；然后加入步骤2)制得的硅酸溶液，以30r/min的转速搅拌10min，即得。
实施例3
本实施例的复合纸用粘结剂由如下重量的原料制成：玉米淀粉376kg、氢氧化钠45kg、硼砂6.4kg、滑石粉23.5kg、过氧化钠2.5kg、过硫酸钾1.5kg、硬脂酸锌26.5kg、尿素6kg、硅酸溶液10kg、聚乙烯蜡4.8kg、邻苯二甲酸酐3.2kg、乙二醛1.5kg、戊二醛2.5kg、水820kg。其中，硼砂的粒度为80目，滑石粉的粒度为325目。硅酸溶液由硅酸钠溶液和硫酸混合反应得到；硅酸钠溶液由1kg硅酸钠与7kg水混合制得；硫酸的重量为2kg，质量分数为10％。
本实施例的复合纸用粘结剂的制备方法包括如下步骤：
1)将玉米淀粉加入搅拌机中，加入720kg水，以15r/min的转速搅拌25min，然后加入过氧化钠和过硫酸钾，以80r/min的转速搅拌10min，然后加入硼砂、乙二醛、戊二醛，以45r/min的转速搅拌7min；然后加入氢氧化钠溶液，以60r/min的转速搅拌10min，得到预混胶液；
氢氧化钠溶液由45kg氢氧化钠与80kg水混合均匀制成；
2)将1kg硅酸钠与7kg水混合均匀，制得硅酸钠溶液，然后加入质量分数为10％的硫酸溶液2kg，搅拌混合均匀，制得硅酸溶液(含硅酸的混合液)；
将6kg尿素和8kg水混合搅拌均匀，制得尿素溶液；
3)将滑石粉、硬脂酸锌与步骤2)制得的尿素溶液混合搅拌均匀，制得混合料，然后将混合料加入步骤1)制得的预混胶液中，以20r/min的转速搅拌20min；然后加入步骤2)制得的硅酸溶液、聚乙烯蜡、邻苯二甲酸酐，以50r/min的转速搅拌5min，即得。
实施例4
本实施例的复合纸用粘结剂由如下重量的原料制成：玉米淀粉392kg、氢氧化钠45kg、硼砂6.4kg、滑石粉25.6kg、过氧化氢3.5kg、过氧化钠2.5kg、过硫酸钾2.8kg、硬脂酸锌26.5kg、尿素6.0kg、硅酸溶液10kg、聚乙烯蜡10.8kg、邻苯二甲酸酐3.2kg、乙二醛2.2kg、戊二醛2.8kg、氰基丙烯酸乙酯粘合剂1.5kg、水850kg。其中，硼砂的粒度为80目，滑石粉的粒度为325目。硅酸溶液由硅酸钠溶液和硫酸混合反应得到；硅酸钠溶液由1kg硅酸钠与7kg水混合制得；硫酸的重量为2kg，质量分数为10％。
本实施例的复合纸用粘结剂的制备方法包括如下步骤：
1)将玉米淀粉加入搅拌机中，加入750kg水，以15r/min的转速搅拌25min，然后加入过氧化氢、过氧化钠和过硫酸钾，以80r/min的转速搅拌10min，然后加入硼砂、乙二醛、戊二醛，以45r/min的转速搅拌7min；然后加入氢氧化钠溶液，以60r/min的转速搅拌10min，得到预混胶液；
氢氧化钠溶液由45kg氢氧化钠与80kg水混合均匀制成；
2)将1kg硅酸钠与7kg水混合均匀，制得硅酸钠溶液，然后加入质量分数为10％的硫酸溶液2kg，搅拌混合均匀，制得硅酸溶液(含硅酸的混合液)；
将6kg尿素和8kg水混合搅拌均匀，制得尿素溶液；
3)将滑石粉、硬脂酸锌与步骤2)制得的尿素溶液混合搅拌均匀，制得混合料，然后将混合料加入步骤1)制得的预混胶液中，以20r/min的转速搅拌20min；然后加入步骤2)制得的硅酸溶液、聚乙烯蜡、邻苯二甲酸酐、氰基丙烯酸乙酯粘合剂，以50r/min的转速搅拌5min，即得。
实施例5
本实施例的复合纸用粘结剂由如下重量的原料制成：玉米淀粉400kg、氢氧化钠45kg、硼砂6.4kg、滑石粉25.6kg、过氧化钠3.5kg、过硫酸钾3.8kg、硬脂酸钙26.5kg、尿素7.2kg、硅酸溶液10kg、聚乙烯蜡12.5kg、邻苯二甲酸酐3.5kg、乙二醛4.5kg、氰基丙烯酸乙酯粘合剂2.2kg、水850kg。其中，硼砂的粒度为80目，滑石粉的粒度为540目。硅酸溶液由硅酸钠溶液和硫酸混合反应得到；硅酸钠溶液由1kg硅酸钠与7kg水混合制得；硫酸的重量为2kg，质量分数为10％。
本实施例的复合纸用粘结剂的制备方法参考实施例4中的制备方法。
实施例6
本实施例的复合纸用粘结剂由如下重量的原料制成：玉米淀粉400kg、氢氧化钾43.2kg、硼砂6.4kg、滑石粉25.6kg、过氧化钠3.7kg、过硫酸钾3.3kg、硬脂酸钡23.2kg、尿素9.6kg、硅酸溶液10kg、聚乙烯蜡12.5kg、乙二醛4.5kg、氰基丙烯酸乙酯粘合剂1.8kg、水850kg。其中，硼砂的粒度为80目，滑石粉的粒度为800目。硅酸溶液由硅酸钠溶液和硫酸混合反应得到；硅酸钠溶液由1kg硅酸钠与7kg水混合制得；硫酸的重量为2kg，质量分数为10％。
本实施例的复合纸用粘结剂的制备方法参考实施例4中的制备方法。
对比例
本对比例的复合纸用粘结剂由如下重量的原料制成：玉米淀粉400kg、氢氧化钠45kg、硼砂6.4kg、水850kg。
本对比例的复合纸用粘结剂的制备方法参考实施例1中的方法。
试验例
取实施例1-6及对比例中制得的复合纸用粘结剂，对其外观进行观测，并按照gb/t1743-1979《漆膜光泽测定法》中的测试方法测试其光泽度，按照gb/t2793-1995《胶黏剂不挥发物含量的测定》中的测试方法测试其固含量，按照gb/t13477.5-2002《建筑密封材料试验方法第5部分：表干时间的测定》中的测试方法测试其表干时间，按照gb/t2794-1995《胶粘剂粘度的测定》中的测试方法测试其粘度，按照gb/t6548-1998《瓦楞纸板粘合强度测定法》中的测试方法测试其粘结强度，测试结果如下表所示。
表1实施例1-6及对比例中的复合纸用粘结剂的性能测试结果
由上表可知，本发明制得的复合纸用粘结剂外观基本呈白色，略带一些淡黄色，在使用时不会对纸板整体颜色造成影响，特别是在加工复合纸板(如瓦楞纸板)时，几乎没有任何颜色方面的影响。本发明制得的复合纸用粘结剂固含量在47-49％之间，表干时间为108-156s，具有很好的快干性能，能够提高复合纸板制备时的效率。本发明的复合纸用粘结剂的粘度为522-578mpa·s，粘结强度为8.5-9.6n·m-2，相对于现有技术来说具有较强的粘结能力。