含络合淀粉的稳定水性分散体的制作方法
【专利摘要】本发明涉及适合于施加到不同基底上，和特别是纸基底上的稳定的水性分散体，以供生产阻挡层防止饱和烃和芳烃类的化合物。所述水性分散体的特征在于它们包括络合形式的变性淀粉。本发明还涉及所述水性分散体作为纸张基基底的涂料组合物，作为香料的微囊剂和作为油漆的成膜组分的用途。
【专利说明】含络合淀粉的稳定水性分散体
【技术领域】
[0001]本发明涉及尤其适合于作为涂料组合物的稳定的水性分散体以供施加到不同类型基底和特别地纸基底上，产生阻挡层防止饱和与芳烃类化合物，例如常常称为MOSH(矿物油饱和烃)和MOAH(矿物油芳烃)的化合物。这些水性分散体的特征在于它们包括络合形式的变性淀粉。最近数年来，在食品包装部门，使用循环纸张产品变得愈加重要。事实上，为了降低与供应原材料有关的成本，通过循环纸张和板废料，使用这些材料，可减少与后者弃置有关的问题，以及减少因焚烧导致的污染。
【背景技术】
[0002]然而，为了有效地在食品包装部门中使用，循环纸张产品要求表面处理，以产生防止各种化合物，例如饱和烃与芳烃的阻挡层。
[0003]表面处理使得可安全地保存食品，从而避免污染。事实上，已知在循环的纸板包装内包装的干燥食品可含有痕量的饱和烃与芳烃。这些化合物的存在主要是由于下述事实:在循环纸板的生产中用作原材料的纸张和板废料很大程度上包括新闻纸，而新闻纸通常采用含所述化合物(常常称为“矿物油饱和烃” (MOSH)和“矿物油芳烃” (MOAH))的油墨印刷。
[0004]可施加到纸基底上的基于淀粉的涂料胶料目前在文献中和在商业上是已知的。
[0005]例如，在Maxwell C.S."Effect of Ethylene Copolymer-Starch Blends onWater Resistance of Paper", Tappi53 (8): 1464-1466 (1970)中，使用含胶凝化淀粉和聚(乙烯-丙烯酸)的铵盐的水分散液涂布纸张。然而，这些分散体甚至当含固量低时，也极端粘稠，和这大大地降低了均匀地沉积足够大量涂料组合物，允许形成的层充当阻挡层防止以上所述化合物的可能性。这一分散体具有进一步的缺点:以凝胶形式沉淀出的胶凝化的淀粉(它经历了退减(retrogradation)现`象)使得在纸张上沉积的工艺明显更加复杂。
[0006]由以上所述的技术问题为起始，现已令人惊奇地发现，通过使用络合形式的变性淀粉，可制造具有高含固量的稳定的水性分散体，它能产生均匀的阻挡层，该阻挡层抗饱和烃与芳烃。
[0007]本发明事实上涉及适合于不同应用的水性分散体，它尤其用作纸基底的涂料组合物，其特征在于它包括与含有在主链内或者主链外侧插入(intercalate)的不同亲水性的基团的至少一种聚合物络合形式的变性淀粉，所述分散体的动态粘度为10-500mPa*s，优选30-300mPa*s，和含固量为 5_55wt%，优选 12_50wt%。
[0008]与含有在主链内或者主链外侧插入的不同亲水性的基团的至少一种聚合物络合形式的变性淀粉事实上均匀地在水中分散，从而形成显示出尤其稳定物理性能，尤其动态粘度的颗粒分散体。
[0009]在本发明的含义中，相当稳定的动态粘度是指在没有搅拌的情况下，允许于30°C下静置14天，然后再次搅拌约10秒之后，组合物的水性分散体的动态粘度变化小于20%，优选小于10%。
[0010]这一特征在纸张涂布部门中是尤其有利的，其中涂料组合物通常以水性分散体形式沉积，因为它省去了在使用之前立即制备分散体的需求。本发明的水性分散体可有利地作为涂料组合物施加到纸基底上。本发明还涉及这一水性分散体生产阻挡层防止饱和烃与芳烃化合物的用途。
[0011]关于动态粘度，它可在本发明的水性分散体上借助配有MV-1转子的Haake VT500粘度计(或者相同性能的另一粘度计)在30°C和45rpm下来测量。
[0012]关于含固量，它可通过在干燥该水性分散体至恒重之后称重来测量。关于这一点，可将本发明的水性分散体置于在140°C下的热天平(即,Mettler Toledo HB-43-S Halogen热重分析仪)内30分钟。
[0013]本发明组合物的一个尤其重要的方面在于下述事实:可通过改变含固量在以上所述的范围内，以及还通过化学处理，优选用酸或碱，或者通过用酶处理来降低变性淀粉的分子量，同时维持分散体的结构，从而调节它的动态粘度。在酸处理的情况下，尤其优选使用强酸，例如硫酸。调节本发明水性分散体的动态粘度的可能性使得可在常规机器的使用条件下在没有改良的情况下使用它们。
[0014]例如，为了在纸基底上施加，动态粘度值不超过600mPa*s是尤其有利的。
[0015]由于稳定的物理性能和动态粘度的结合，本发明的稳定的含水分散体也可有利地在其他部门，例如橡胶(例如，SBR (苯乙烯-丁二烯橡胶)，聚丁二烯，聚异戊二烯，EPDM (乙烯丙烯二烯烃单体)橡胶和天然橡胶)生产部门中用作可生物降解的填料。
[0016]本发明的稳定的水性分散体也可有利地用作油漆，例如允许较大的水蒸气蒸发的油漆中的成膜组分，和作为各种领域，例如药物领域(药物)，农业领域(杀虫剂和除草剂)中的活性成分，化妆品，生物技术(酶的固定或者催化剂或微生物的其他形式)用载体，或者用作食品工业中的香料，颜料或活泼物质(例如，氢过氧化物)的微囊剂，以增加它们的有效寿命。`
[0017]使用本发明的分散体作为生产橡胶的可生物降解填料，作为油漆中的成膜组分和作为香料用的微囊剂是尤其优选的。
[0018]在优选的实施方案中，本发明的稳定的水性分散体包括相对于该分散体的总重量:
[0019]45-95wt%,优选 50_88wt% 的水，
[0020]5-55wt%,优选12_50wt%的淀粉-基组合物，它包括相对于淀粉基组合物的总重量:
[0021 ] i) 30-90wt%,优选 50-80% 的变性淀粉；
[0022]ii) 10_70wt%，优选20-50%含有在主链内或主链外侧插入的不同亲水性的基团的至少一种聚合物；
[0023]iii) 0-25wt%,优选 0-20% 的增塑剂。
[0024]在本发明的意义上，变性淀粉是指基本上丧失其天然颗粒结构且基本上不具有颗粒结构残渣的任何种类的淀粉。在本发明中，优选丧失其天然颗粒结构且不具有颗粒结构残渣的变性淀粉。关于这一点，EP0327505和EP0118240的公开内容在此通过参考引入。关于淀粉的天然颗粒结构，这可有利地通过相衬光学显微镜，在400X放大倍率下鉴定。
[0025]可通过Brabender Viscograph-E Belotti amilograph,在下述条件下，分析残留的颗粒结构和淀粉残渣的含量:[0026]干物质含量:23.1%
[0027]温度曲线:起始温度(°C )=25°C，加热速率CC /min)=l.5峰值温度=85°C;等温步骤=30’，冷却速率(°C /min)=l.5 ;最终温度(°C )=25
[0028]Rpm=70
[0029]在本发明的组合物中，淀粉残留颗粒的结构和残渣的含量可导致在23.1%的干物质含量下，在上述温度曲线的末端处达到Braebender Units的最大值< 200,优选< 100,和更优选< 60。
[0030]制备本发明的稳定的水性分散体可使用的淀粉是天然淀粉，例如玉米淀粉，土豆淀粉，大米淀粉，木薯淀粉或者物理或化学改性的淀粉，例如乙氧化淀粉，淀粉醋酸酯或淀粉羟基丙酸酯，交联淀粉，氧化淀粉，糊化淀粉，糊精及其混合物。尤其优选来自玉米，土豆的淀粉及其混合物。
[0031]在本发明的含义中，络合形式的变性淀粉是指在X-射线分光计内显示出一种或更多种结晶形式的变性淀粉，所述结晶形式可与以下列举的一个或更多个衍射峰有关。
[0032]
【权利要求】
1.一种稳定的水性分散体，其特征在于它包括与含在主链内或主链外侧插入的不同亲水性基团的至少一种聚合物络合形式的变性淀粉，所述分散体的动态粘度为10-500mPa*S和含固量为5-55wt%。
2.权利要求1的稳定的水性分散体,它包括相对于该分散体的总重量: -45-95wt% 的水， -5-55wt%相对于淀粉-基组合物的总重量，含下述组分的淀粉-基组合物: i)30-90wt%的变性淀粉； ii)10-70wt%含有在主链内或主链外侧插入的不同亲水性的基团的至少一种聚合物； iii)0-25wt%的增塑剂。
3.权利要求1-2任何一项的稳定的水性分散体，其中所述含有在主链内或主链外侧插入的不同亲水性的基团的聚合物选自: -乙烯与乙烯醇，丙烯酸及其盐，甲基丙烯酸及其盐，巴豆酸，衣康酸及其盐，马来酸酐，甲基丙烯酸缩水甘油酯及其混合物的共聚物； -乙酸乙烯酯/乙烯醇共聚物； -脂族聚氨酯，脂族和脂族/芳族聚酯；无规或嵌段聚氨酯/聚醚，聚氨酯/聚酯，聚酰胺/聚酯，聚酯/聚醚， 聚脲/聚酯，聚脲/聚酯共聚物，聚己内酯/氨基甲酸酯，其中聚己内酯嵌段的分子量为300至3000。
4.权利要求1-3任何一项的稳定的水性分散体，其中所述含有在主链外侧插入不同亲水性基团的聚合物是乙烯与乙烯醇和/或与丙烯酸的共聚物。
5.权利要求4的稳定的水性分散体，其中所述乙烯与乙烯醇的共聚物含有20-50mol%的乙烯单元。
6.权利要求4的稳定的水性分散体，其中所述乙烯与丙烯酸的共聚物含有70-99wt%的乙烯单元。
7.权利要求1-6任何一项的稳定的水性分散体,它包括填料，分散剂，交联剂，表面活性剂，消泡剂，悬浮剂，致密剂(densifier),防腐剂，颜料。
8.权利要求1-7任何一项的稳定的水性分散体的制备方法，该方法包括下述步骤: 1.将淀粉-基组合物喂料到配有容器和搅拌体系的分散机器中，所述淀粉-基组合物包括与含有在主链内或主链外侧插入的不同亲水性的基团的至少一种聚合物络合形式的淀粉，所述搅拌体系包括至少一个转子和至少一个定子； ?.通过用IOiT1-SOs-1的切向速度，剧烈搅拌，在水中分散淀粉-基组合物，直到该分散体均匀并达到动态粘度的恒定值，和任选地 ii1.通过添加或除去适量的水，调节水性分散体的含固量，达到5-55wt%的含固量。
9.权利要求1-7任何一项的稳定的水性分散体用于涂布纸张基基底的用途。
10.一种涂布纸基底的方法，该方法包括下述步骤: 1.在所述纸基底的至少一面上作为涂料组合物施加权利要求1-7任何一项的水性分散体的层； ?.干燥含至少一层所述涂料组合物的所述纸基底。
11.权利要求10的涂布方法，其中在步骤(i)和(ii)之间，通过一个或更多个气刀，除去在纸基底上施加的部分涂料组合物。
12.权利要求10-11任何一项的涂布方法，其中通过辐射，对流，接触或其任何组合，进行纸基底的干燥。
13.采用权利要求10-12任何一项的方法可获得的涂料组合物。
14.一种纸张基层压体，它包括纸张基基底和至少一层权利要求13的涂料组合物。
15.权利要求1-7任何一项的稳定的水性分散体在橡胶的生产中作为可生物降解填料的用途。
16.权利要求1-7任何一项的稳定的水性分散体作为香料的微囊剂的用途。
17.权利要求1-7任何一项的稳定的水性分散体作为油漆的成膜组分的用途。
【文档编号】D21H19/54GK103814073SQ201280045477
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年9月19日 优先权日:2011年9月19日
【发明者】C·巴斯蒂奥利, L·卡普齐, P·马吉斯特拉利 申请人:诺瓦蒙特股份公司