一种瓦楞纸箱用纳米改性淀粉胶粘剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合变性淀粉技术领域，具体涉及一种瓦楞纸箱用纳米改性淀粉胶粘剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]瓦楞纸板箱的生产和制作是世界上胶粘剂最大的应用领域，其中以淀粉类为基料的产品因其价格低廉，且有适宜的特性，而居支配地位。目前淀粉类胶粘剂需求量每年平均增长15%左右。粘合剂是决定纸箱产品和其它包装容器粘合质量的重要材料，它的性能如何直接或间接影响纸箱和其它包装容器的强度。目前国内高档胶粘剂都依赖进口，国内生产的胶粘剂在封合强度、剪切强度和其他耐热老化等物理化学指标不能满足使用要求，且国外已有纳米技术运用于淀粉粘合剂方面产品，目前国内瓦楞纸箱用纳米粘合剂尚无生产产品的报道。纳米材料在淀粉粘合剂中的应用，形成的粘合剂颗粒成分极小，使粘合剂能形成高密度的粘结状态，这是普通粘合剂所难以达到的。另一方面，纳米二氧化钛在光的作用下会产生独特的光催化作用，不仅能将空气中的有毒有害气体分解消除，而且对细菌、霉菌、病毒具有很强的杀灭作用，这对用于食品包装行业的纸箱制品，非常重要。
[0003]中国专利:申请公布号CN103333643A、申请公布日2013年10月2日的发明专利公开了一种高抗压纸箱用胶粘剂及其制备方法，其组成原料为:苯丙乳液、玉米淀粉、纳米级二氧化钛、氧化锆、环氧氯丙烷、聚二甲基硅氧烷、苯基三乙氧基硅烷、三乙烯四胺、十二稀基丁二酸、甲基硅酸钠、甲氧基丁醇和水。虽然发明采用苯丙乳液和玉米淀粉为主料，通过对玉米淀粉的臭氧氧化处理，改善了玉米淀粉的优良性能，大大提高了产品的抗压强度，但其粘接效果较差，需要进一步改善。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术存在的粘接效果不佳的问题，提供一种可有效改善粘接效果的瓦楞纸箱用纳米改性淀粉胶粘剂及其制备方法。
[0005]为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案:
一种瓦楞纸箱用纳米改性淀粉胶粘剂，该胶粘剂的原料组成及其重量份比为:淀粉500?800、水1800?2300、双氧水12?16、氢氧化钠3?5、二氧化钛-聚甲基丙烯酸粒子25?35、增粘剂10?15、催化剂10?15、消泡剂2?3、耐水剂3?5、杀菌防腐剂1?3，其中，
所述二氧化钛-聚甲基丙烯酸粒子的原料组成及重量份比为:纳米二氧化钛-硅烷粒子50?80、水300?400、乳化剂5?8、聚合促进剂1?2、甲基丙烯酸甲酯2?3、浓度为25%的食盐水10?20，所述纳米二氧化钛-硅烷粒子的原料组成及重量份比为:纳米二氧化钛30?50、偶联剂0.5?1、乙酸乙酯10?15。
[0006]所述乳化剂为十二烷基硫酸钠，所述聚合促进剂为过硫酸钾，所述偶联剂为硅烷偶联剂A-171。
[0007]所述淀粉为玉米淀粉，所述增粘剂为硼砂，所述催化剂为明矾，所述消泡剂为乳化硅油，所述耐水剂为脲醛树脂，所述杀菌防腐剂为异噻唑啉酮。
[0008]所述制备方法依次包括以下步骤:
纳米二氧化钛的改性:先将纳米二氧化钛、偶联剂、乙酸乙酯按比例混合，再升温至70?80°C并保温2.5?3.5h，然后降至常温，经过滤、洗涤后依次烘干、研磨，得到纳米二氧化钛-娃烧粒子；
活性纳米二氧化钛聚合物包覆:先将纳米二氧化钛-硅烷粒子、水、乳化剂按比例混合，再于60?70°C下加入聚合促进剂和甲基丙烯酸甲酯混合后保温2.5?3.5h，然后加入浓度为25%的食盐水，经过滤、洗涤后依次烘干、研磨，即得到二氧化钛-聚甲基丙烯酸粒子；
混合胶的制备:将淀粉、水、双氧水、氢氧化钠、二氧化钛-聚甲基丙烯酸粒子、增粘剂、催化剂、消泡剂、耐水剂、杀菌防腐剂按比例混合均匀以得到瓦楞纸箱用纳米改性淀粉粘合剂。
[0009]所述混合胶的制备步骤具体包括以下步骤:
一次混合胶的制备:先将双氧水平均分成两份、水分成三份、淀粉分成两份，再将第一份水与第一份双氧水混合，并于35?45°C下加入第一份淀粉和二氧化钛-聚甲基丙烯酸粒子混合均匀，然后加入氢氧化钠并升温至60?70°C混合，最后加入第二份水混合均匀即得一次混合胶，其中，第一份水、第一份双氧水、第一份淀粉、二氧化钛-聚甲基丙烯酸粒子、氢氧化钠、第二份水的质量份比例为800?1000: 6?8: 300?500: 15?20: 3?5: 200?300 ；二次混合胶的制备:35?45°C下，将第二份双氧水、增粘剂、第二份淀粉、二氧化钛-聚甲基丙烯酸粒子、催化剂、消泡剂、耐水剂、杀菌防腐剂加入第三份水中混合均匀即得二次混合胶，所述第三份水、第二份双氧水、增粘剂、第二份淀粉、二氧化钛-聚甲基丙烯酸粒子、催化剂、消泡剂、耐水剂、杀菌防腐剂的质量份比例为800?1000:6?8:10?15: 200?300:10 ?15:10 ?15:2 ?3:3 ?5:1 ?3;
终混:将一次混合胶加入二次混合胶中混合，即得瓦楞纸箱用纳米改性淀粉粘合剂。
[0010]所述纳米二氧化钛的改性步骤中，纳米二氧化钛、偶联剂与乙酸乙酯混合的时间为15?20min;
所述活性纳米二氧化钛聚合物包覆步骤中，纳米二氧化钛-硅烷粒子、水与乳化剂混合的时间为10?15min;
所述一次混合胶的制备中，加入氢氧化钠并升温至60?70°C混合的时间为10?15min; 所述终混步骤中，将一次混合胶加入二次混合胶中混合的时间为10?15min。
[0011 ]所述乳化剂为十二烷基硫酸钠，所述聚合促进剂为过硫酸钾，所述偶联剂为硅烷偶联剂A-171。
[0012]所述淀粉为玉米淀粉，所述增粘剂为硼砂，所述催化剂为明矾，所述消泡剂为乳化硅油，所述耐水剂为脲醛树脂，所述杀菌防腐剂为异噻唑啉酮。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
1、本发明一种瓦楞纸箱用纳米改性淀粉胶粘剂的原料组成包括二氧化钛-聚甲基丙烯酸粒子，该二氧化钛-聚甲基丙烯酸粒子的原料组成及重量份比为:纳米二氧化钛-硅烷粒子50?80、水300?400、乳化剂5?8、聚合促进剂1?2、甲基丙烯酸甲酯2?3、浓度为25%的食盐水10?20，且纳米二氧化钛-硅烷粒子的原料组成及重量份比为:纳米二氧化钛30?50、偶联剂0.5?1、乙酸乙酯10?15，制备时，先将纳米二氧化钛与偶联剂、乙酸乙酯混合改性，研磨得到纳米二氧化钛-硅烷粒子，再将纳米二氧化钛-硅烷粒子、水、乳化剂混合后加入聚合促进剂和甲基丙烯酸甲酯进行聚合反应，该设计通过在纳米二氧化钛的表面包覆一层聚甲基丙烯酸材料，改善了其在水中的分散性，将上述材料添加到淀粉胶粘剂中能够形成高密度的网络结构，大幅度提高了其粘接效果。因此，本发明提高了胶粘剂的粘接效果。
[0014]2、本发明一种瓦楞纸箱用纳米改性淀粉胶粘剂的制备方法中混合胶的制备步骤包括一次混合胶的制备、二次混合胶的制备，即分两次混胶，与一次混胶相比，气制备得到的混合胶更为均匀，有利于进一步提高粘接强度，另外，一次混合胶的制备操作将水分两次先后加入，该设计有利于调节体系的粘度，使制备的混合胶更均匀。因此，本方法有利于进一步提尚胶粘剂的粘接强度。
【具体实施方式】
[0015]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0016]—种瓦楞纸箱用纳米改性淀粉胶粘剂，该胶粘剂的原料组成及其重量份比为:淀粉500?800、水1800?2300、双氧水12?16、氢氧化钠3?5、二氧化钛-聚甲基丙烯酸粒子25?35、增粘剂10?15、催化剂10?15、消泡剂2?3、耐水剂3?5、杀菌防腐剂1?3，其中，
所述二氧化钛-聚甲基丙烯酸粒子的原料组成及重量份比为:纳米二氧化钛-硅烷粒子50?80、水300?400、乳化剂5?8、聚合促进剂1?2、甲基丙烯