一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法与流程

本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法。

背景技术：

淀粉是一种有葡萄糖单元组成的天然高分子聚合物，为白色粉末，化学式为[c6h10o5]n,由直链淀粉及支链淀粉两大组分构成，具有独特的理化性能。淀粉胶粘剂有着原料来源广泛、工艺简单、操作方便、成本低、可降解、可再生、环保等优点，但也存在着耐水性能差、贮存稳定性差、流动性差、粘合强度不高等缺点，限制了其在木材粘结领域的应用（王俊丽,扶雄,黄强,等.淀粉基木板胶粘剂的研究进展[j].中国胶粘剂,2006,15(1):45-48.）。

淀粉是可再生资源，且其价格低廉、能生物降解，还具有符合环境可持续发展需求等优点而被广泛利用（郭庆兴，交联羟丙基羧甲基淀粉的制备、性质与应用研究[d].江南大学,2013.）。原淀粉具有不易溶于水、糊化温度较高，糊化溶液不稳定、保质期短、容易老化等问题，还具有抗剪切性能差、不易成膜和耐水性能差等缺点，使其在多个领域的应用受到了限制（刘东亚,金征宇.变性淀粉在我国应用、研究现状及发展趋势分析[j].粮食与油脂,2005,(10):7-10.）。

淀粉糊化，一般指淀粉颗粒受热膨胀，直至其颗粒瓦解，溶于水形成均一溶液的这一特性（ratnayakews,jacksonds.starchgelatinization[j].advancesinfoodandnutritionresearch,2008,55:221-268.）。生淀粉在热能的作用下，淀粉分子内部结合力减弱，淀粉分子游离到水中，并与水分子相结合成溶液状态。

影响淀粉糊化度的指标有很多，其中，温度是一个至关重要的影响因素。不同种类的淀粉糊化温度不同，溶液粘度的变化值也不同。在同一糊化温度下，不同种类淀粉溶液的粘度值也不同。傅晓丽等指出，淀粉糊化受多种因素影响，包括淀粉品种、淀粉生长环境、结构等（傅晓丽,王顺喜,龙蕾.不同因素对淀粉糊化特性的影响[j].饲料工业,2012(3):54-57.）。

增塑剂是指加入到聚合物体系中能改善聚合物体系的塑性，能提高其在成型加工时的流动性及其柔韧性的小分子化合物。增塑剂一般不与聚合物发生化学反应，但要与聚合物具有良好的相容性，相容性越好，其增塑效果也就越好。增塑剂的主要作用是减弱聚合物分子间的作用力，提高聚合物分子链的韧性，降低聚合物的结晶度，从而增加了聚合物的可塑性。按照增塑剂分子量大小，可将增塑剂分为单体型增塑剂和聚合型增塑剂。单体型增塑剂是分子量较低的简单化合物，一般有明确的结构和分子量,分子量多数在200-500之间。聚合型增塑剂是分子量较大的线型聚合物，分子量在1000以上，可以改善制品的机械强度。

刘现锋等人（刘现峰,王等,于磊,相刚.甘油增塑淀粉泡沫材料的塑化性能及力学性[j].山东理工大学学报，2007,21（3）：50-53）研究了甘油含量对淀粉材料的增塑作用以及对材料力学性能的影响。研究发现，在热和机械剪切作用下，甘油分子破坏了淀粉分子的结晶结构，减弱了淀粉分子间的氢键缔合，有效地减小了淀粉分子间作用力。马晓飞（马骏飞,于九皋.甲酞胺塑化热塑性淀粉的性能研究高分子学报,2004,（2）：240-244）以甲酞胺作为增塑剂,研究了它对淀粉性能的影响。王佩璋（王佩璋,王澜,李田华.淀粉的热塑性研究，中国塑料,2002,16（4）：39-43）等人通过在淀粉中加入甘油、山梨醇、乙二醇、聚乙烯醇等几种增塑剂,研究了增塑剂对玉米淀粉、木薯淀粉和可溶性淀粉的增塑作用。研究发现，不同的淀粉品种及不同的增塑剂所生产出来的产品性能不同。淀粉经增塑剂塑化后，使它分子链上的次价键发生了断裂，结晶区被明显破坏。

淀粉胶黏剂是一种绿色环保无污染的功能性胶黏剂，在很多领域有着广泛的应用。制作淀粉胶黏剂的关键流程是要将淀粉糊化，传统的淀粉糊化需要高温条件，比较耗能。研究发现，淀粉分子之间的氢键能被多种非水溶剂所破坏，如乙醛、双氧水、液氨等一些非水溶剂能和淀粉形成具有可溶性的混杂悬浊物，进而使淀粉糊化（r.l．惠斯特勒，j．n．贝密勒，e．f．帕斯卡尔合．淀粉的化学与工艺学［m］，北京：中国食品出版社，1988．）。张俐娜（张俐娜，蔡杰，常春雨，等．氢键驱动的分子自组装导致纤维素低温溶解，全国高分子学术论文报告会，2007）等人基于氢键理论研究了水为溶剂的低温溶解技术，并提出溶解机理，创新出天然高分子在低温溶解的新手段，解决了传统手段中需要加热的弊端，绿色节能，对推进淀粉低温糊化具有积极的意义。

现有技术中制得的淀粉胶粘剂往往出现粘度不易控制，储存不稳定现象发生。

技术实现要素：

本发明的目在于克服上述问题提供一种粘度易于控制，储存稳定淀粉基胶黏剂的制备方法。

本发明的一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）淀粉的挤出增塑：将增塑剂与淀粉按质量比5:95-40:60混合均匀，将混合料加入螺杆挤出机，在80-190℃的条件下挤出，使淀粉在高温及强剪切力下塑化，得增塑淀粉；

（2）糊化：将增塑淀粉直接倒入糊化器中，糊化器内溶有增塑剂与淀粉总量1-5‰的糊化剂和增塑剂与淀粉总量1-5‰的改性剂温度为50-95℃水，待增塑淀粉加入完成后，在50-95℃下继续搅拌糊化1-2h，冷却得固含量为15~45%的增塑糊化淀粉浆；

（3）淀粉基胶黏剂的制备：向增塑糊化淀粉浆中加入增塑剂与淀粉总量1-5‰填料剂、增塑剂与淀粉总量1-5‰分散剂、增塑剂与淀粉总量1-5‰消泡剂、增塑剂与淀粉总量1-5‰交联剂及增塑剂与淀粉总量1-5‰乳化剂搅拌分散均匀后，即制得增塑淀粉胶粘剂；

所述消泡剂购买于；

所述交联剂购买于

优选的所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉或马铃薯淀粉中的任一种或者组合；

优选的所述增塑剂为尿素、水、甘油、木糖醇、山梨醇中的一种；

优选的所述糊化剂为氢氧化钠、硅酸钠中的任一种或者组合；

优选的所述改性剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺中的一种；

优选的所述填料剂为碳酸钙粉体、硅酸钙粉体、钛白粉、滑石粉、白炭黑中一种；

优选的所述分散剂为聚丙烯酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠中的一种；

优选的所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、十二烷基三甲基溴化铵中任一种或组合。

上述的一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法，其中；步骤（2）所述糊化器包括桶、减速机、电机、电加热棒，其中减速机连接搅拌组件上端，搅拌组件下端插入桶内，搅拌组件由搅拌轴、刮板a、刮板座a、叶片a、刮板座b、刮板b、底座、刮板座c、刮板c、叶片b组成，搅拌轴中部安装有叶片a，下端头固定连接底座，底座固定连接叶片b，叶片b左右两端上分别安装有刮板座a，刮板座a内卡入刮板a压上压条拧入螺栓连接，叶片b下圆角处安装有刮板座c，刮板座c内卡入刮板c压上压条拧入螺栓连接，叶片b下面两端分别安装有刮板座b，刮板座b内卡入刮板b压上压条拧入螺栓连接，搅拌轴上端连接减速机，刮板座b、刮板b是弧型与桶内壁接触。

上述的一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法，其中糊化剂、改性剂、填料剂、分散剂、乳化剂、消泡剂、交联剂添加量为塑化剂和淀粉总量的1-5‰。

本发明的有益效果：本发明将增塑技术引入淀粉糊化工艺，将淀粉先与极性增塑剂混合，在螺杆挤出机中高温、高压挤出增塑，破坏淀粉分子之间的氢键，将挤出的增塑淀粉直接导入热水中，快速搅拌均匀后，继续搅拌至糊化，得增塑糊化淀粉，然后以该增塑糊化淀粉为主料，配置淀粉基胶黏剂。本发明提供了淀粉增塑糊化的一条新途径，所得的增塑糊化淀粉粘度易于控制，储存稳定。按本发明提供的方法配置的淀粉基胶黏剂，解决了淀粉胶黏剂脆性大的问题，综合性能优良。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为图1a-a的剖视图；

图3为本发明搅拌组件的结构示意图。

图中标识：

1、桶，2、加水口，3、盖子，4、减速机，5、电机，6、排气管，7、连接座，8、放料口，9、排水口，10、电加热棒，11、搅拌组件，12、搅拌轴，13、刮板a，14、刮板座a，15、叶片a，16、刮板座b，17、刮板b,18、底座，19、刮板座c，20、刮板c，21、叶片b。

具体实施方式

实施例1

一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

a.淀粉的挤出增塑：将尿素与玉米淀粉按质量比40:60混合均匀，将混合料加入螺杆挤出机，在80℃的条件下挤出，使淀粉在高温及强剪切力下塑化，得增塑淀粉；

b.糊化：将增塑淀粉直接倒入溶有增塑剂与淀粉总量5‰氢氧化钠和增塑剂与淀粉总量1‰聚乙烯醇温度为95℃水中，待增塑淀粉加入完成后，在50℃下继续搅拌糊化2h，冷却得固含量为15%的增塑糊化淀粉浆；

c.淀粉基胶黏剂的制备：向增塑糊化淀粉浆中加入增塑剂与淀粉总量5‰碳酸钙粉体、增塑剂与淀粉总量1‰聚丙烯酸钠、增塑剂与淀粉总量5‰消泡剂、增塑剂与淀粉总量1‰交联剂及增塑剂与淀粉总量5‰十二烷基硫酸钠，搅拌分散均匀后，即制得增塑淀粉胶粘剂。

实施例2

一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

a.淀粉的挤出增塑：将水与木薯淀粉按质量比35：65混合均匀，将混合料加入螺杆挤出机，在150℃的条件下挤出，使淀粉在高温及强剪切力下塑化，得增塑淀粉；

b.糊化：将增塑淀粉直接倒入溶有增塑剂与淀粉总量1‰硅酸钠和增塑剂与淀粉总量5‰聚乙二醇温度为85℃水中，待增塑淀粉加入完成后，在75℃下继续搅拌糊化1.5h，冷却得固含量为25%的增塑糊化淀粉浆；

c.淀粉基胶黏剂的制备：向增塑糊化淀粉浆中加入增塑剂与淀粉总量1‰硅酸钙粉体、增塑剂与淀粉总量5‰三聚磷酸钠、增塑剂与淀粉总量1‰消泡剂、增塑剂与淀粉总量5‰交联剂及增塑剂与淀粉总量1‰十二烷基苯磺酸钠，搅拌分散均匀后，即制得增塑淀粉胶粘剂。

实施例3

一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

a.淀粉的挤出增塑：将甘油与小麦淀粉按质量比5:95混合均匀，将混合料加入螺杆挤出机，在190℃的条件下挤出，使淀粉在高温及强剪切力下塑化，得增塑淀粉；

b.糊化：将增塑淀粉直接倒入溶有增塑剂与淀粉总量3‰氢氧化钠和增塑剂与淀粉总量2‰聚丙烯酰胺温度为50℃水中，待增塑淀粉加入完成后，在95℃下继续搅拌糊化1h，冷却得固含量为45%的增塑糊化淀粉浆；

c.淀粉基胶黏剂的制备：向增塑糊化淀粉浆中加入增塑剂与淀粉总量4‰钛白粉、增塑剂与淀粉总量2‰六偏磷酸钠消泡剂、增塑剂与淀粉总量3‰交联剂及增塑剂与淀粉总量1‰聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌分散均匀后，即制得增塑淀粉胶粘剂。

实施例4

一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

a.淀粉的挤出增塑：将木糖醇与马铃薯淀粉按质量比20:80混合均匀，将混合料加入螺杆挤出机，在165℃的条件下挤出，使淀粉在高温及强剪切力下塑化，得增塑淀粉；

b.糊化：将增塑淀粉直接倒入溶有增塑剂与淀粉总量5‰硅酸钠和增塑剂与淀粉总量2‰聚乙二醇温度为58℃水中，待增塑淀粉加入完成后，在80℃下继续搅拌糊化2h，冷却得固含量为35%的增塑糊化淀粉浆；

c.淀粉基胶黏剂的制备：向增塑糊化淀粉浆中加入增塑剂与淀粉总量3‰滑石粉、增塑剂与淀粉总量4‰焦磷酸钠、增塑剂与淀粉总量3‰消泡剂、增塑剂与淀粉总量2‰交联剂及增塑剂与淀粉总量1‰十二烷基三甲基溴化铵，搅拌分散均匀后，即制得增塑淀粉胶粘剂。

实施例5

一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

a.淀粉的挤出增塑：将山梨醇与玉米淀粉按质量比10:90混合均匀，将混合料加入螺杆挤出机，在95℃的条件下挤出，使淀粉在高温及强剪切力下塑化，得增塑淀粉；

b.糊化：将增塑淀粉直接倒入溶有增塑剂与淀粉总量4‰氢氧化钠和增塑剂与淀粉总量6‰聚丙烯酰胺温度为85℃水中，待增塑淀粉加入完成后，在62℃下继续搅拌糊化1h，冷却得固含量为20%的增塑糊化淀粉浆；

c.淀粉基胶黏剂的制备：向增塑糊化淀粉浆中加入增塑剂与淀粉总量2‰白炭黑、增塑剂与淀粉总量4‰六偏磷酸钠、增塑剂与淀粉总量5‰消泡剂、增塑剂与淀粉总量3‰交联剂及增塑剂与淀粉总量2‰聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌分散均匀后，即制得增塑淀粉胶粘剂。

实施例6

一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

a.淀粉的挤出增塑：将甘油与玉米淀粉、小麦淀粉按质量比15:40：45混合均匀，将混合料加入螺杆挤出机，在99℃的条件下挤出，使淀粉在高温及强剪切力下塑化，得增塑淀粉；

b.糊化：将增塑淀粉直接倒入溶有增塑剂与淀粉总量1‰氢氧化钠和增塑剂与淀粉总量3‰聚乙二醇温度为70℃水中，待增塑淀粉加入完成后，在75℃下继续搅拌糊化2h，冷却得固含量为20%的增塑糊化淀粉浆；

c.淀粉基胶黏剂的制备：向增塑糊化淀粉浆中加入增塑剂与淀粉总量3‰硅酸钙粉体、增塑剂与淀粉总量3‰三聚磷酸钠、增塑剂与淀粉总量2‰消泡剂、增塑剂与淀粉总量2‰交联剂及增塑剂与淀粉总量3‰十二烷基苯磺酸钠、增塑剂与淀粉总量2‰十二烷基三甲基溴化铵，搅拌分散均匀后，即制得增塑淀粉胶粘剂。

实施例7

一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

a.淀粉的挤出增塑：将木糖醇与玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉按质量比20:30:20:30混合均匀，将混合料加入螺杆挤出机，在175℃的条件下挤出，使淀粉在高温及强剪切力下塑化，得增塑淀粉；

b.糊化：将增塑淀粉直接倒入溶有增塑剂与淀粉总量1‰硅酸钠和增塑剂与淀粉总量4‰聚丙烯酰胺温度为65℃水中，待增塑淀粉加入完成后，在90℃下继续搅拌糊化1.5h，冷却得固含量为40%的增塑糊化淀粉浆；

c.淀粉基胶黏剂的制备：向增塑糊化淀粉浆中加入增塑剂与淀粉总量3‰硅酸钙粉体、增塑剂与淀粉总量1‰聚丙烯酸钠、增塑剂与淀粉总量2‰消泡剂、增塑剂与淀粉总量3‰交联剂及增塑剂与淀粉总量1‰十二烷基硫酸钠、增塑剂与淀粉总量2‰十二烷基苯磺酸钠、增塑剂与淀粉总量2‰聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌分散均匀后，即制得增塑淀粉胶粘剂。

实施例8

一种增塑糊化淀粉基胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

a.淀粉的挤出增塑：将山梨醇与玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉或马铃薯淀粉按质量比30:20:10:15:25混合均匀，将混合料加入螺杆挤出机，在185℃的条件下挤出，使淀粉在高温及强剪切力下塑化，得增塑淀粉；

b.糊化：将增塑淀粉直接倒入溶有增塑剂与淀粉总量3‰氢氧化钠和增塑剂与淀粉总量1‰聚乙烯醇温度为85℃水中，待增塑淀粉加入完成后，在80℃下继续搅拌糊化2h，冷却得固含量为44%的增塑糊化淀粉浆；

c.淀粉基胶黏剂的制备：向增塑糊化淀粉浆中加入增塑剂与淀粉总量5‰碳酸钙粉体、增塑剂与淀粉总量3‰六偏磷酸钠、增塑剂与淀粉总量2‰消泡剂、增塑剂与淀粉总量4‰交联剂及增塑剂与淀粉总量1‰十二烷基硫酸钠、增塑剂与淀粉总量2‰十二烷基苯磺酸钠、增塑剂与淀粉总量1‰聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、增塑剂与淀粉总量1‰十二烷基三甲基溴化铵，搅拌分散均匀后，即制得增塑淀粉胶粘剂。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。