复配表面施胶剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种复配表面施胶剂及其制备方法和应用，属于包装材料加工【技术领域】。其以淀粉为主要原料，为控制成本，以普通淀粉为粘度调节剂，将两性淀粉与合成高分子施胶剂PAM充分混合均匀，即制备出复配的表面施胶剂。该施胶剂可以使纸浆模塑制品的表观性能得到明显提升，制品表面粗糙度明显降低，掉屑情况改善效果非常明显，施胶后的纸浆模塑掉屑量较普通施胶剂降低35%以上；且该种复配施胶剂还具有干燥速度快、形成的膜层不易发粘的特点。
【专利说明】复配表面施胶剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复配表面施胶剂及其制备方法和应用，特别涉及用于纸浆模塑制品表面处理的施胶剂制备方法，属于包装材料加工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前为响应可持续发展，治理白色污染，以废纸为原料的纸浆模塑逐渐成为现代包装的新宠之一，但由于其原料本身的缺陷，制品存在着表面粗糙、易掉毛掉粉等问题，制品外观不够美观，很难满足大部分包装件特别是高档、精密产品的包装要求。针对纸张掉屑问题，生产中常用表面施胶的方法进行改善。表面施胶是在制品成形后，对制品表面进行施胶的一种方法。表面施胶的操作方法简单，施胶剂利用率高，可明显改善纸张掉毛掉粉问题，优化纸制品外观，同时还可以提高纸制品表面强度。表面施胶在纸制品中的应用非常广泛，特别是在近年来减少资源浪费，提高资源利用率的大环境下，表面施胶技术得到迅速发展。
[0003]常用的表面施胶剂有天然高分子表面施胶剂(主要是淀粉及其改性物)和合成高分子表面施胶剂，淀粉及其改性物是最常用的载体，改性后的淀粉与纤维的结合力更好，对纸制品掉毛掉粉有一定改善作用，但干燥后膜层发脆易开裂，受潮后表面发粘；合成高分子表面施胶剂与纤维的亲和力好，能赋予纸制品更高的表面强度，其中聚丙烯酰胺树脂(PAM)在造纸行业应用十分广泛，是一种水溶性高分子材料，符合绿色环保的要求，具有良好的成膜性，能提高纸张的表面强度。
[0004]用于纸张表面掉屑情况改善的表面施胶剂已有很多，但用于防止纸浆模塑制品掉屑的表面施胶剂鲜有所见。因此，提供一种专用表面施胶剂是非常必要的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种复配表面施胶剂及其制备方法和应用。其以淀粉为主要原料，为控制成本，以普通淀粉为粘度调节剂，将两性淀粉与合成高分子施胶剂PAM充分混合均匀，即制备出复配的表面施胶剂。该施胶剂可以使纸浆模塑制品的表观性能得到明显提升，制品表面粗糙度明显降低，掉屑情况改善效果非常明显，施胶后的纸浆模塑掉屑量较普通施胶剂降低了 35%以上；且该种复配施胶剂还具有干燥速度快、形成的膜层不易发粘的特点。
[0006]按照本发明提供的技术方案，复配表面施胶剂，配方比例按重量份计如下:普通淀粉1-2份、两性改性淀粉5-6份、两性聚丙烯酰胺表面施胶剂0.9-2.4份；
将普通淀粉和两性改性淀粉分别配成水溶液，加热糊化，混合均匀后得到淀粉混合溶液，淀粉混合溶液浓度为18%-22%，加入两性聚丙烯酰胺表面施胶剂高速搅拌至溶液混合均匀，即得到产品复配表面施胶剂。
[0007]所述的普通淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉或木薯淀粉，其糊化后呈白色或透明，溶液粘度适中。[0008]所述的两性改性淀粉为木薯改性淀粉；
即将木薯淀粉通过阴离子试剂的醚化或酯化反应和阳离子试剂的醚化反应进行二重处理，或两亲离子试剂处理的方法进行改性，改性后淀粉既具有阳离子性又具有阴离子性。
[0009]所述的两性聚丙烯酰胺表面施胶剂由丙烯酰胺及其衍生物、阴离子单体和阳离子单体共聚而成。
[0010]所述丙烯酰胺及其衍生物为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N-N 二甲基丙烯酰胺； 阴离子单体为含羧基或磺酸基的阴离子单体，具体为丙烯酸、甲基丙烯酸、3-丙烯酰
胺基-3-甲基丁酸、衣康酸、烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等中的一种或几种；
阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N，N- 二甲氨基丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵等中的一种或几种；
所述两性聚丙烯酰胺表面施胶剂采用水溶液聚合，呈阴、阳离子性。
[0011]所述复配表面施胶剂的制备方法，步骤如下:
(1)混合淀粉的制备:取普通淀粉1-2份、两性改性淀粉5-6份，加入31-58份的水，搅拌后在90-95°C的水浴下加热糊化30-45min，然后在60_70°C的水浴中以500_800r/min的速度搅拌保温25-35min，至溶液呈乳白色，无分层；
(2)复配:取步骤(I)制备的混合淀粉，在其中加入两性聚丙烯酰胺表面施胶剂
0.9-2.4份，500-1000r/min的速度搅拌15_25min直至溶液混合均匀，在60_70°C下保温10-20min,即得产品复配表面施胶剂。
[0012]所述复配表面施胶剂的应用，所述复配表面施胶剂的应用温度为50_75°C ；
将所述复配表面施胶剂涂布于纸浆模塑制品表面后，干燥热压整形，热压整形前上述表面施胶剂含水率为10% ;热压整形的温度为40-60°C，压力为100-200kPa。
[0013]本发明的有益效果:1、本发明的复配表面施胶剂主要原料同时具有阴离子性和阳离子性，能同时与阴离子性的纸纤维和阳离子杂质结合，是一种针对以二次纤维为主要原料(杂质含量较高)的纸浆模塑制品防掉屑施胶剂。2、本发明对防止纸浆模塑制品掉毛掉粉效果非常明显，施胶后纸浆模塑制品的表面粗糙度也明显降低，施胶后的纸浆模塑制品表面光滑，摩擦不易掉屑。3、本发明的复配表面施胶剂，所选的主要原料绿色环保，施胶后的干燥速度较快，膜层不易发粘，并具有一定的防潮性。4、本发明的复配表面施胶剂制备方法简单易行，所需成本较低，易于工业化生产。
【具体实施方式】
[0014]下面结合实例对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0015]本发明中所述的两性改性淀粉，由广西农垦名阳生化集团股份有限公司提供；所述的两性聚丙烯酰胺表面施胶剂由丽水市凯润化工有限公司提供。
[0016]实施例1，复配表面施胶剂，配方比例按重量份计如下:普通淀粉I份、两性改性淀粉5份、两性聚丙烯酰胺表面施胶剂0.9份；
所述的普通淀粉为玉米淀粉，其糊化后呈白色或透明，溶液粘度适中。
[0017]所述的两性改性淀粉为木薯改性淀粉；即将木薯淀粉通过阴离子试剂的醚化或酯化反应和阳离子试剂的醚化反应进行二重处理，或两亲离子试剂处理的方法进行改性，改性后淀粉既具有阳离子性又具有阴离子性。
[0018]所述的两性聚丙烯酰胺表面施胶剂由丙烯酰胺及其衍生物、阴离子单体和阳离子单体共聚而成。
[0019]所述丙烯酰胺及其衍生物为丙烯酰胺；阴离子单体为含羧基或磺酸基的阴离子单体，具体为丙烯酸；阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；所述两性聚丙烯酰胺表面施胶剂采用水溶液聚合，呈阴、阳离子性。
[0020]所述复配表面施胶剂的制备方法，步骤如下:
(1)混合淀粉的制备:取普通淀粉、两性改性淀粉，加入3份的水，搅拌后在90°C的水浴下加热糊化45min,然后在60°C的水浴中以800r/min的速度搅拌保温25min,至溶液呈乳白色，无分层；
(2)复配:取步骤(I)制备的混合淀粉，在其中加入两性聚丙烯酰胺表面施胶剂，500r/min的速度搅拌25min直至溶液混合均匀，在60°C下保温20min，即得产品复配表面施胶剂。
[0021]将制备所得复配表面施胶剂在50°C左右直接施胶于自制的纸浆模塑制品表面，待施胶剂含水率10%左右进行热压整形，热压整形的温度为40°C，压力为200kPa，未施胶的空白试样动摩擦系数为0.541，掉屑量为29.875g/m2，施胶后试样的动摩擦系数为0.367，掉屑量为1.535g/m2，摩擦系数降低了 32.2%，掉屑量减少了 94.9%，涂覆后的制品表面光滑平整。
[0022]实施例2，复配表面施胶剂，配方比例按重量份计如下:普通淀粉2份、两性改性淀粉6份、两性聚丙烯酰胺表面施胶剂1.2份；
所述的普通淀粉为马铃薯淀粉，其糊化后呈白色或透明，溶液粘度适中。
[0023]所述的两性改性淀粉为木薯改性淀粉；即将木薯淀粉通过阴离子试剂的醚化或酯化反应和阳离子试剂的醚化反应进行二重处理，或两亲离子试剂处理的方法进行改性，改性后淀粉既具有阳离子性又具有阴离子性。
[0024]所述的两性聚丙烯酰胺表面施胶剂由丙烯酰胺及其衍生物、阴离子单体和阳离子单体共聚而成。
[0025]所述丙烯酰胺及其衍生物为甲基丙烯酰胺；阴离子单体为含羧基或磺酸基的阴离子单体，具体为甲基丙烯酸；阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；所述两性聚丙烯酰胺表面施胶剂采用水溶液聚合，呈阴、阳离子性。
[0026]所述复配表面施胶剂的制备方法，步骤如下:
(1)混合淀粉的制备:取普通淀粉、两性改性淀粉，加入40份的水，搅拌后在95°C的水浴下加热糊化30 min，然后在70°C的水浴中以500r/min的速度搅拌保温25min，至溶液呈乳白色，无分层；
(2)复配:取步骤(I)制备的混合淀粉，在其中加入两性聚丙烯酰胺表面施胶剂，1000r/min的速度搅拌15 min直至溶液混合均匀，在70°C下保温lOmin，即得产品复配表面施胶剂。
[0027]将复配表面施胶剂在60°C左右直接施胶于纸浆模塑制品表面，待施胶剂含水率10%左右进行热压整形，热压整形的温度为60°C，压力为IOOkPa,施胶后试样的动摩擦系数为0.387，掉屑量为1.963g/m2，摩擦系数降低了 28.5%，掉屑量减少了 93.4%。
[0028]实施例3，复配表面施胶剂，配方比例按重量份计如下:普通淀粉2份、两性改性淀粉5份、两性聚丙烯酰胺表面施胶剂2.4份；
所述的普通淀粉为木薯淀粉，其糊化后呈白色或透明，溶液粘度适中。
[0029]所述的两性改性淀粉为木薯改性淀粉；即将木薯淀粉通过阴离子试剂的醚化或酯化反应和阳离子试剂的醚化反应进行二重处理，或两亲离子试剂处理的方法进行改性，改性后淀粉既具有阳离子性又具有阴离子性。
[0030]所述的两性聚丙烯酰胺表面施胶剂由丙烯酰胺及其衍生物、阴离子单体和阳离子单体共聚而成。
[0031]所述丙烯酰胺及其衍生物为N-N二甲基丙烯酰胺；阴离子单体为含羧基或磺酸基的阴离子单体，具体为3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸；阳离子单体为丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵；所述两性聚丙烯酰胺表面施胶剂采用水溶液聚合，呈阴、阳离子性。
[0032]所述复配表面施胶剂的制备方法，步骤如下:
(1)混合淀粉的制备:取普通淀粉、两性改性淀粉，加入58份的水，搅拌后在93°C的水浴下加热糊化40min,然后在65°C的水浴中以600r/min的速度搅拌保温30min,至溶液呈乳白色，无分层；
(2)复配:取步骤(I)制备的混合淀粉，在其中加入两性聚丙烯酰胺表面施胶剂，SOOr/min的速度搅拌20min直至溶液混合均勻,在65°C下保温15min,即得产品复配表面施胶剂。
[0033]将复配表面施胶剂在65°C左右直接施胶于纸浆模塑制品表面，待施胶剂含水率10%左右进行热压整形，热压整形的温度为50°C，压力为150kPa，施胶后试样的动摩擦系数为0.422，掉屑量为2.746g/m2，摩擦系数降低了 22.0%，掉屑量减少了 91.1%。
[0034]上述实施例为本发明的较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.复配表面施胶剂，其特征是配方比例按重量份计如下:普通淀粉1-2份、两性改性淀粉5-6份、两性聚丙烯酰胺表面施胶剂0.9-2.4份； 将普通淀粉和两性改性淀粉分别配成水溶液，加热糊化，混合均匀后得到淀粉混合溶液，淀粉混合溶液浓度为18%-22%，加入两性聚丙烯酰胺表面施胶剂高速搅拌至溶液混合均匀，即得到产品复配表面施胶剂。
2.如权利要求1所述复配表面施胶剂，其特征是:所述的普通淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉或木薯淀粉，其糊化后呈白色或透明，溶液粘度适中。
3.如权利要求1所述复配表面施胶剂，其特征是:所述的两性改性淀粉为木薯改性淀粉； 即将木薯淀粉通过阴离子试剂的醚化或酯化反应和阳离子试剂的醚化反应进行二重处理，或两亲离子试剂处理的方法进行改性，改性后淀粉既具有阳离子性又具有阴离子性。
4.如权利要求1所述复配表面施胶剂，其特征是:所述的两性聚丙烯酰胺表面施胶剂由丙烯酰胺及其衍生物、阴离子单体和阳离子单体共聚而成。
5.如权利要求3所述复配表面施胶剂，其特征是:所述丙烯酰胺及其衍生物为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或N-N 二甲基丙烯酰胺； 阴离子单体为含羧基或磺酸基的阴离子单体，具体为丙烯酸、甲基丙烯酸、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸、衣康酸、烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等中的一种或几种； 阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N，N-二甲氨基丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵等中的一种或几种； 所述两性聚丙烯酰胺表面施胶剂采用水溶液聚合，呈阴、阳离子性。
6.权利要求1所述复配表面施胶剂的制备方法，其特征是步骤如下: (1)混合淀粉的制备:取普通淀粉1-2份、两性改性淀粉5-6份，加入31-58份的水，搅拌后在90-95°C的水浴下加热糊化30-45min，然后在60_70°C的水浴中以500_800r/min的速度搅拌保温25-35min，至溶液呈乳白色，无分层； (2)复配:取步骤(I)制备的混合淀粉，在其中加入两性聚丙烯酰胺表面施胶剂0.9-2.4份，500-1000r/min的速度搅拌15_25min直至溶液混合均匀，在60_70°C下保温10-20min,即得产品复配表面施胶剂。
7.权利要求1所述复配表面施胶剂的应用，其特征是:所述复配表面施胶剂的应用温度为 50-750C ； 将所述复配表面施胶剂涂布于纸浆模塑制品表面后，干燥热压整形，热压整形前上述表面施胶剂含水率为10% ;热压整形的温度为40-60°C，压力为100-200kPa。
【文档编号】D21H21/16GK103572657SQ201310583602
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】张新昌, 刘洋, 莫灿梁, 汪欣 申请人:江南大学, 东莞市汇林包装有限公司