一种糊精胶黏剂的制作方法

文档序号:14544828阅读:1787来源:国知局

本发明涉及一种胶黏剂,尤其涉及一种糊精胶黏剂。



背景技术:

淀粉类胶黏剂因为具有原料来源广泛、价格低廉、可降解等特点,被广泛应用于瓦楞纸包装箱、建筑和造纸等领域。进入21世纪以来,随着人们对胶黏剂环保要求的不断提高,淀粉类胶黏剂因其绿色环保逐渐受到人们重视。未曾改性的淀粉胶存在初粘力低、干燥慢、固含量低、耐水性差等诸多问题(淀粉分子主链上含有的大量羟基,由于羟基的亲水性强,很容易与水分子结合,从而明显降低了粘接强度的稳定性)。近年来,使用交联改性淀粉类胶黏剂提高淀粉耐水性的研究屡见报道,但是交联改性方法在提高淀粉胶黏剂耐水性的同时,也导致其黏度的快速增加,影响了瓦楞纸板生产线的生产效率。

为此,选用糊精代替氧化淀粉从根本上解决了淀粉胶黏剂固含量低的问题,也在一定程度上降低了体系黏度,使交联改性法改善淀粉类胶黏剂变得大有可为。糊精胶黏剂与淀粉胶黏剂相比,具有更好的粘结强度、更高的耐水性及操作简便等优点。在此基础上,,用疏水性较强的三羟甲基三聚氰胺作为交联剂,与糊精链上的羟基反应,制得了耐水性和流动性均好,具有网状分子结构的交联改性糊精胶黏剂。此外,通过控制硼砂的用量及体系中水的含量,改善了胶黏剂的初粘力和干燥速率。最后,利用红外测试研究了不同交联温度下糊精与tmm的交联情况。



技术实现要素:

本发明的目的是为了合成一种耐水性良好、流动性高的包装用改性糊精胶黏剂,设计了一种糊精胶黏剂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

糊精胶黏剂的制备原料如下:糊精,工业品;四硼酸钠,分析纯;三羟甲基三聚氰胺,工业品;溴化钾,光谱纯。

糊精胶黏剂的制备仪器如下:ndj-5涂-4涂料黏度计;df-101s集热式恒温加热磁力搅拌器;sxjq-1型数显直流无极调速搅拌器;nicolet380型傅里叶变换红外光谱仪。

糊精胶黏剂的制备方法如下:在安装有机械搅拌器、回流冷凝管的250ml三口烧瓶中加入45g糊精、68g蒸馏水、1.2g硼砂、21.15g三羟甲基三聚氰胺,在90℃下交联0.5h,滴加0.01mol/l的氢氧化钠溶液至ph值为9~10。密封冷却。

所述的交联温度在90℃时,交联度最高;当交联温度上升时,交联改性糊精胶黏剂的黏度逐渐变小,当温度超过90℃后又快速上升。

所述的硼砂的质量在0.99~1.35g时,初粘力不断上升达到峰值,耐水性随着硼砂的质量减少而下降。

所述的交联情况最为理想的情况如下:加入tmm的质量在21.15~23.40g时,tmm与糊精交联失水的质量大于tmm的加入量。

所述的水作为胶黏剂的溶剂,其含量直接影响胶黏剂的干燥速率,胶黏剂的干燥速率与水含量成反比,胶黏剂的黏度与水含量成正比。

本发明的有益效果是:

利用tmm交联改性糊精,提高了胶黏剂的耐水性与粘结强度,所得的改性糊精胶黏剂可用于瓦楞纸板的粘合。

具体实施方式

实施案例1:

糊精胶黏剂的制备原料如下:糊精,工业品;四硼酸钠,分析纯;三羟甲基三聚氰胺,工业品;溴化钾,光谱纯。糊精胶黏剂的制备仪器如下:ndj-5涂-4涂料黏度计;df-101s集热式恒温加热磁力搅拌器;sxjq-1型数显直流无极调速搅拌器;nicolet380型傅里叶变换红外光谱仪。糊精胶黏剂的制备方法如下:在安装有机械搅拌器、回流冷凝管的250ml三口烧瓶中加入45g糊精、68g蒸馏水、1.2g硼砂、21.15g三羟甲基三聚氰胺,在90℃下交联0.5h,滴加0.01mol/l的氢氧化钠溶液至ph值为9~10。密封冷却。

实施案例2:

按gb2793—81取样检测,烘干温度为105℃,时间为3h。用ndj-4型黏度计,按gb2794—81测定,测试温度为25℃。在控制其他条件不变的情况下,改变交联温度,测定胶黏剂的黏度与固含量。结果及分析:当温度在90℃左右时,固含量出现谷值而黏度达到峰值,由此可以推断,交联温度在90℃时,交联度最高;当交联温度上升时,交联改性糊精胶黏剂的黏度逐渐变小,当温度超过90℃后又快速上升。这是因为氢氧根离子有助于破坏糊精分子之间的氢键,使糊精分子间的范德华力减弱,在较低温度下,使糊精分子链间的糖苷键断裂,缩短其键长,并且让糊精分子分布均匀,更好地与tmm交联。另外,交联温度越高,糊精越容易被水解断链,从而影响了胶黏剂的黏度,但当温度超过90℃时,体系中的水大量蒸发导致黏度快速上升,因此,交联温度在85~90℃时,胶黏剂的黏度最低,之后不断上升。

按gt/450进行取样,切裁出2cm×10cm的瓦楞纸板。取0.5g样品胶涂布于2张以上规格的瓦楞纸板上,置于压力5n、40℃下保持10min,剥离、观察破坏情况,计算初粘力公式为:初粘力p2=破坏面积÷粘合面积×100%,做5组平行试验取均值。结果及分析:当硼砂质量为1.53,1.35,1.17,0.99,0.81g时,糊精胶黏剂的初粘力分别为67.67%,57.54%,90.00%,24.42%和71.83%。可见,当硼砂的质量在0.99~1.35g时,初粘力不断上升达到峰值,耐水性随着硼砂的质量减少而下降,因此,硼砂质量为1.17g,即硼砂质量分数为0.8%左右,此时胶黏剂的各项性能均符合行业标准。

取2cm×10cm的2张瓦楞纸板,将产品均匀地涂抹在其中1张上,然后将2张纸板粘合起来,老化48h以上,将制成的样品置于水中浸泡,直到其自然开胶,记录浸水时间(耐水性)。结果及分析:未改性的糊精胶黏剂在潮湿环境下粘结强度会快速下降,不但限制了胶黏剂的使用条件,而且影响了粘结后瓦楞纸板的使用寿命。糊精分子上具有大量羟基,羟基之间形成的氢键既是糊精胶黏剂的粘结力来源,也是导致糊精胶黏剂耐水性差的根本原因。糊精胶黏剂放置于潮湿环境后,水分子与羟基的结合能力强于糊精胶黏剂本身羟基的结合能力。另外,胶黏剂在成膜后不能形成致密的网状交联结构,在潮湿环境中与水分子的接触面积较大,也是淀粉类胶黏剂耐水性差的另一大原因。胶黏剂的耐水性达到峰值时,初粘力也达到最大值,固含量出现拐点。由此可推断出,当加入tmm的质量在21.15~23.40g时,tmm与糊精交联失水的质量大于tmm的加入量,即此时交联情况最为理想。与此同时,mda的耐水性从123h快速下降至70h,因此选取tmm的质量在21.15g左右,即tmm的质量分数为16%左右,此时均衡了固含量(成本)、耐水性及初粘力三者的关系。

将样品涂布在2张瓦楞纸板(尺寸为5cm×5cm)上,置于压力为5n、温度为50℃的干燥条件下干燥,直至恒重,记录时间。固定糊精、tmm和硼砂的用量,研究水含量不同时所得胶黏剂的黏度和涂布后的干燥速率。结果及分析:水作为胶黏剂的溶剂,其含量直接影响胶黏剂的干燥速率,胶黏剂的干燥速率与水含量成反比,胶黏剂的黏度与水含量成正比。当水的质量分数为49%~50%时,黏度为60~85s,干燥速率为35~30min,符合一般生产线用胶黏剂的黏度标准,同时也提高了胶黏剂的干燥速率。

将制得的交联糊精胶黏剂自然风干到恒重,碾成粉末。取相同质量的样品与烘干至恒重的溴化钾固体粉末充分混合均匀后,压片,测红外光谱。结果及分析:dextrin为未加入tmm,交联温度为90℃;mad-1为交联温度为95℃时制得的mad;mad-2为交联温度为90℃时制得的mad;mad-3为交联温度为85℃时制得的mad;mad-4为交联温度为80℃时制得的mad。分析样品dextrin可以看出,波数1650cm-1处为糊精羟甲基上羟基的特征峰,800~1000cm-1处为甲基的特征峰。分析样品mad-1到mad-4可以看出,波数1650cm-1处的峰及1000cm-1的峰消失,在波数1560cm-1处出现了酰胺峰和在814cm-1处出现了明显的三聚氰胺骨架峰,说明了tmm与糊精分子发生了交联反应。另外,样品mad-3与mad-2分别在波数1560cm-1处与814cm-1处的峰达到最大,说明反应温度在90℃时mad的交联度最大。

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