專利名稱：特種玉米生物質(zhì)基膠粘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于玉米淀粉深加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，膠粘劑產(chǎn)品的品種和使用量隨著巨大的市場(chǎng)需求而得到了 快速的增長(zhǎng)，在建筑、包裝、石化、冶金、紡織、造紙、醫(yī)療、服裝及制鞋、航天航空以及人們的 日常生活中都得到了廣泛利用。幾乎任何人、任何物品都離不開(kāi)膠粘劑，其發(fā)揮的作用和產(chǎn) 生的效益也越來(lái)越顯著，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著日益重要的作用。我國(guó)的膠粘劑行業(yè)起步于 20世紀(jì)50年代，進(jìn)入上世紀(jì)90年代以來(lái)，該行業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，膠粘劑已經(jīng)成為 精細(xì)化工領(lǐng)域的重要產(chǎn)品，其應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大、技術(shù)含量進(jìn)一步提高，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也 大幅度增長(zhǎng)。2007年，我國(guó)的膠粘劑總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到400多萬(wàn)噸，而且年均增長(zhǎng)率始終保持 在8 10%。淀粉膠粘劑作為膠粘劑的重要分支，是包裝工業(yè)、造紙工業(yè)、 紡織工業(yè)、裝裱行業(yè)、 服裝制造業(yè)和日常生活中使用量最大的膠粘劑品種，隨著淀粉新品種的不斷開(kāi)發(fā)，淀粉質(zhì) 量的不斷提高，新技術(shù)的不斷使用，淀粉膠粘劑的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，使用量越來(lái)越大。進(jìn) 入新世紀(jì)以來(lái)，隨著社會(huì)上對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和對(duì)產(chǎn)品環(huán)保要求的 提高，人們?cè)絹?lái)越青睞于淀粉質(zhì)基這種無(wú)污染、可降解、可再生的綠色膠粘劑產(chǎn)品，相關(guān)領(lǐng) 域的企業(yè)和科技人員，根據(jù)市場(chǎng)需求，在保證其原有應(yīng)用領(lǐng)域的同時(shí)，采取新的工藝和技 術(shù)，致力于提高產(chǎn)品的性能，擴(kuò)大新的應(yīng)用領(lǐng)域。致力于在某些領(lǐng)域用淀粉部分或全部取代 水基膠粘劑中經(jīng)常使用的聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯等合成高分子化合物的研究，在保證原 有使用性能的同時(shí)，降低產(chǎn)品的成本、減少產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的污染，并取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。在 某些應(yīng)用領(lǐng)域，用可再生的天然高分子淀粉材料代替不可再生的以石油為原料的合成高分 子材料生產(chǎn)膠粘劑，是未來(lái)膠粘劑工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向之一。傳統(tǒng)的以淀粉為主要原料生產(chǎn)的生物質(zhì)基膠粘劑存在著兩大重要缺陷一是粘合 劑的流動(dòng)性差。以普通玉米淀粉為原料的膠粘劑在固型物含量相對(duì)較高的條件下，溫度降 至室溫即為糊狀，就是所謂的“糨糊”，使產(chǎn)品的流動(dòng)性得不到保證；二是膠粘劑的粘度穩(wěn)定 性差。不少品種的膠粘劑即使經(jīng)過(guò)一些改性處理，但在運(yùn)輸及貯存過(guò)程中都不同程度的出 現(xiàn)膠粘劑的凝膠化或固液分離現(xiàn)象，對(duì)外界環(huán)境的影響比較敏感，使產(chǎn)品的保質(zhì)期得不到 保證。這兩大缺陷直接影響了淀粉膠粘劑的使用范圍和使用條件，是殛待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種特種玉米生物質(zhì)基膠粘劑及其制備方法，以解決傳統(tǒng)的以淀粉為 主要原料生產(chǎn)的生物質(zhì)基膠粘劑存在的粘合劑流動(dòng)性差和粘度穩(wěn)定性差的問(wèn)題。本發(fā)明 采取的技術(shù)方案它是由下列質(zhì)量份數(shù)比的配方和方法制成的配方蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀粉80 120份
去離子水150 250份氫氧化鈉3 4份醋酸乙烯酯10 15份聚乙烯醇4-8份
硼酸0.5-1 份尿素3 5份防腐劑2 3份；配方中蠟質(zhì)玉米氧化_羥丙基淀粉是由下列方法制成的(a)調(diào)漿在密閉反應(yīng)釜中加入濃度為2%的堿液，將蠟質(zhì)玉米淀粉與堿液按 1 2 2. 5的比例溶于反應(yīng)釜的稀堿液中并進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后加入5%的堿液調(diào)整淀 粉乳的PH為10 10.5 ；(b)氧化反應(yīng)密閉反應(yīng)釜通過(guò)水循環(huán)升溫至45 50°C，按與堿液1 10的比例 加入H2O2，勻速攪拌反應(yīng)4 6小時(shí)后，加入2%的HCl或硫酸中和，然后進(jìn)行水洗、抽濾，得 到含水40%的濾餅；(c)醚化反應(yīng)將濾餅調(diào)漿至35-40%的淀粉乳，注入密閉反應(yīng)釜，用5%的堿液調(diào) 節(jié)pH至10 10. 5，然后加入占淀粉干基重量1. 5 2%的無(wú)水硫酸鈉，以抑制淀粉顆粒的 溶漲；升溫至45 50°C，攪拌30分鐘使淀粉乳混合均勻后，向反應(yīng)釜中充入氮?dú)?，將氧?排除；然后注入與堿液1 30的環(huán)氧丙烷，均勻攪拌進(jìn)行醚化反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中繼續(xù)加入 5%的堿液以使pH穩(wěn)定在10 10.5 ；反應(yīng)完畢后，用2%的鹽酸或2%的硫酸進(jìn)行中和至 PH為6. 8，然后進(jìn)行水洗、過(guò)濾、干燥，制成含水量為14%的蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀粉；方法(1)調(diào)漿將氫氧化鈉溶于75%的去離子水中形成堿液，蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀 粉與稀堿液混合，攪拌均勻后，注入不銹鋼反應(yīng)釜中；(2)糊化勻速攪拌并升溫至糊化溫度，在90°C 95°C糊化1. 5 2小時(shí)，同時(shí) 在另一小反應(yīng)釜中用20%的去離子水將聚乙烯醇溶解，在淀粉糊化1個(gè)小時(shí)后注入淀粉糊 液，混合過(guò)程中加入硼酸作引發(fā)劑，促進(jìn)二者的融合；(3)接枝共聚在糊化完成后采取水循環(huán)降溫至30 40°C，然后加入配方中的醋 酸乙烯酯進(jìn)行接枝反應(yīng)2 3小時(shí)；(4)成品加入尿素與防腐劑的溶解液，該溶解液用配方中5%的去離子水與尿素 與防腐劑溶解得到，攪拌均勻后完成制備，將膠粘劑放料入密閉的包裝容器中。本發(fā)明一種實(shí)施方式是防腐劑采用苯甲酸鈉、水楊酸、三梨酸鉀。本發(fā)明以蠟質(zhì)玉米淀粉為原料，通過(guò)氧化_醚化復(fù)合變性技術(shù)，生產(chǎn)粘合劑專用 復(fù)合變性淀粉。和普通玉米淀粉——含支鏈淀粉73%左右相比較，蠟質(zhì)玉米淀粉含有97% 以上的支鏈淀粉含量，這種情況在物理特性上較之于普通玉米淀粉具有良好抗凝膠化的作 用，糊液具有良好的流動(dòng)性和粘度穩(wěn)定性，經(jīng)變性后，粘度較普通玉米淀粉膠粘劑高。同時(shí)， 由于蠟質(zhì)玉米淀粉中平均蛋白含量較普通玉米淀粉低，因此生產(chǎn)的膠粘劑其產(chǎn)品的透明度 和耐腐敗性都比普通玉米淀粉膠粘劑好。本發(fā)明的積極效果1、粘合劑的粘度穩(wěn)定性好，保質(zhì)期長(zhǎng)，具有良好的流動(dòng)性和透 明度。以這種原料和方法生產(chǎn)的黏合劑在最大固形物含量為40%，粘度為20 40Pas時(shí)，仍能夠保持良好的流動(dòng)性，保質(zhì)期可達(dá)120天，熱穩(wěn)定性與低溫穩(wěn)定性都能夠達(dá)到相應(yīng)標(biāo) 準(zhǔn)。此性能是普通玉米淀粉粘合劑所達(dá)不到的。2、用這種工藝生產(chǎn)出的粘合劑在保證相同 使用效果的同時(shí)，可以取代目前在包裝行業(yè)使用的以聚乙烯醇、聚醋酸乙烯乳液等合成高 分子膠粘劑，也可以取代目前在包裝行業(yè)使用的干絡(luò)素膠粘劑，可使產(chǎn)品的成本降低30 50%。3、使用這種方法生產(chǎn)的膠粘劑90%的固形物具有可降解性，而目前相同使用目的淀 粉膠粘劑有50%左右的聚合物不能降解，替代聚合物膠粘劑可以大幅度降低污染，可達(dá)到 生產(chǎn)工藝及使用過(guò)程中的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1它是由下列質(zhì)量份數(shù)比的配方和方法制成的配方蠟質(zhì)玉米氧化_羥丙基淀粉80份
去離子水150份氫氧化鈉3份醋酸乙烯酯10份聚乙烯醇4份硼酸0. 5份尿素3份防腐劑2份；配方中蠟質(zhì)玉米氧化_羥丙基淀粉是由下列方法制成的(a)調(diào)漿在密閉反應(yīng)釜中加入濃度為2%的NaOH堿液，將蠟質(zhì)玉米淀粉與堿液按 1 2的比例溶于反應(yīng)釜的稀堿液中并進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后加入5%的堿液調(diào)整淀粉乳的 PH 為 10 ；(b)氧化反應(yīng)密閉反應(yīng)釜通過(guò)水循環(huán)升溫至45 50°C，按與堿液1 10的比例 加入H2O2，勻速攪拌反應(yīng)4小時(shí)后，加入2%的HCl中和，然后進(jìn)行水洗、抽濾，得到含水40% 的濾餅；(c)醚化反應(yīng)將濾餅調(diào)漿至35%的淀粉乳，注入密閉反應(yīng)釜，用5%的NaOH堿液 調(diào)節(jié)PH至10，然后加入占淀粉干基重量1. 5%的無(wú)水硫酸鈉，以抑制淀粉顆粒的溶漲；升溫 至45°C，攪拌30分鐘使淀粉乳混合均勻后，向反應(yīng)釜中充入氮?dú)?，將氧氣排除；然后注入與 堿液1 30的環(huán)氧丙烷，均勻攪拌進(jìn)行醚化反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中繼續(xù)加入5%的NaOH堿液 以使PH穩(wěn)定在10;反應(yīng)完畢后，用2%的鹽酸進(jìn)行中和至pH為6. 8，然后進(jìn)行水洗、過(guò)濾、 干燥，制成含水量為14%的蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀粉；方法(1)調(diào)漿將氫氧化鈉溶于75%的去離子水中形成堿液，蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀 粉與稀堿液混合，攪拌均勻后，注入不銹鋼反應(yīng)釜中；(2)糊化勻速攪拌并升溫至糊化溫度，在90°C糊化1. 5小時(shí)，同時(shí)在另一小反應(yīng) 釜中用20%的去離子水將聚乙烯醇溶解，在淀粉糊化1個(gè)小時(shí)后注入淀粉糊液，混合過(guò)程 中加入硼酸作引發(fā)劑，促進(jìn)二者的融合；
(3)接枝共聚在糊化完成后采取水循環(huán)降溫至30°C，然后加入配方中的醋酸乙 烯酯進(jìn)行接枝反應(yīng)2小時(shí)；(4)成品加入尿素與苯甲酸鈉的溶解液，該溶解液用配方中5%的去離子水與尿素與苯甲酸鈉溶解得到，攪拌均勻后完成制備，將膠粘劑放料入密閉的包裝容器中。實(shí)施例2它是由下列質(zhì)量份數(shù)比的配方和方法制成的配方蠟質(zhì)玉米氧化_羥丙基淀粉100份去離子水200份氫氧化鈉3. 5份醋酸乙烯酯12. 5份聚乙烯醇6份硼酸0. 7份尿素4份防腐劑2. 5份；配方中蠟質(zhì)玉米氧化_羥丙基淀粉是由下列方法制成的(a)調(diào)漿在密閉反應(yīng)釜中加入濃度為2%的NaOH堿液，將蠟質(zhì)玉米淀粉與堿液按 1 2. 3的比例溶于反應(yīng)釜的稀堿液中并進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后加入5%的堿液調(diào)整淀粉乳 的 pH 為 10. 2 ；(b)氧化反應(yīng)密閉反應(yīng)釜通過(guò)水循環(huán)升溫至47°C，按與堿液1 10的比例加入 H2O2，勻速攪拌反應(yīng)5小時(shí)后，加入2%的HCl中和，然后進(jìn)行水洗、抽濾，得到含水40%的濾 餅；(c)醚化反應(yīng)將濾餅調(diào)漿至37%的淀粉乳，注入密閉反應(yīng)釜，用5%的NaOH堿液 調(diào)節(jié)PH至10. 2，然后加入占淀粉干基重量1. 7%的無(wú)水硫酸鈉，以抑制淀粉顆粒的溶漲；升 溫至47°C，攪拌30分鐘使淀粉乳混合均勻后，向反應(yīng)釜中充入氮?dú)?，將氧氣排除；然后注?與堿液1 30的環(huán)氧丙烷，均勻攪拌進(jìn)行醚化反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中繼續(xù)加入5%的NaOH堿 液以使PH穩(wěn)定在10. 2 ；反應(yīng)完畢后，用2%的鹽酸進(jìn)行中和至pH為6. 8，然后進(jìn)行水洗、過(guò) 濾、干燥，制成含水量為14%的蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀粉；方法(1)調(diào)漿將氫氧化鈉溶于75%的去離子水中形成堿液，蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀 粉與稀堿液混合，攪拌均勻后，注入不銹鋼反應(yīng)釜中；(2)糊化勻速攪拌并升溫至糊化溫度，在92°C糊化1. 7小時(shí)，同時(shí)在另一小反應(yīng) 釜中用20%的去離子水將聚乙烯醇溶解，在淀粉糊化1個(gè)小時(shí)后注入淀粉糊液，混合過(guò)程 中加入硼酸作引發(fā)劑，促進(jìn)二者的融合；(3)接枝共聚在糊化完成后采取水循環(huán)降溫至35°C，然后加入配方中的醋酸乙 烯酯進(jìn)行接枝反應(yīng)2. 5小時(shí)；(4)成品加入尿素與水楊酸的溶解液，該溶解液用配方中5%的去離子水與尿素 與水楊酸溶解得到，攪拌均勻后完成制備，將膠粘劑放料入密閉的包裝容器中。實(shí)施例3
它是由下列質(zhì)量份數(shù)比的配方和方法制成的配方蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀粉120份去離子水250份氫氧化鈉4份醋酸乙烯酯15份聚乙烯醇8份硼酸1份尿素5份防腐劑3份；配方中蠟質(zhì)玉米氧化_羥丙基淀粉是由下列方法制成的(a)調(diào)漿在密閉反應(yīng)釜中加入濃度為2%的KOH堿液，將蠟質(zhì)玉米淀粉與堿液按 1 2. 5的比例溶于反應(yīng)釜的稀堿液中并進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后加入5%的堿液調(diào)整淀粉乳 的 pH 為 10. 5 ；(b)氧化反應(yīng)密閉反應(yīng)釜通過(guò)水循環(huán)升溫至50°C，按與堿液1 10的比例加入 H2O2，勻速攪拌反應(yīng)6小時(shí)后，加入2%的硫酸中和，然后進(jìn)行水洗、抽濾，得到含水40%的濾 餅；(c)醚化反應(yīng)將濾餅調(diào)漿至40%的淀粉乳，注入密閉反應(yīng)釜，用5%的KOH堿液 調(diào)節(jié)PH至10. 5，然后加入占淀粉干基重量2%的無(wú)水硫酸鈉，以抑制淀粉顆粒的溶漲；升溫 至50°C，攪拌30分鐘使淀粉乳混合均勻后，向反應(yīng)釜中充入氮?dú)?，將氧氣排除；然后注入與 堿液1 30的環(huán)氧丙烷，均勻攪拌進(jìn)行醚化反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中繼續(xù)加入5%的KOH堿液以 使PH穩(wěn)定在10. 5 ；反應(yīng)完畢后，用2 %的硫酸進(jìn)行中和至pH為6. 8，然后進(jìn)行水洗、過(guò)濾、 干燥，制成含水量為14%的蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀粉；方法(1)調(diào)漿將氫氧化鈉溶于75%的去離子水中形成堿液，蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀 粉與稀堿液混合，攪拌均勻后，注入不銹鋼反應(yīng)釜中；(2)糊化勻速攪拌并升溫至糊化溫度，在95°C糊化2小時(shí)，同時(shí)在另一小反應(yīng)釜 中用20%的去離子水將聚乙烯醇溶解，在淀粉糊化1個(gè)小時(shí)后注入淀粉糊液，混合過(guò)程中 加入硼酸作引發(fā)劑，促進(jìn)二者的融合；(3)接枝共聚在糊化完成后采取水循環(huán)降溫至40°C，然后加入配方中的醋酸乙 烯酯進(jìn)行接枝反應(yīng)3小時(shí)；(4)成品加入尿素與三梨酸鉀的溶解液，該溶解液用配方中5%的去離子水與尿素與三梨酸鉀溶解得到，攪拌均勻后完成制備，將膠粘劑放料入密閉的包裝容器中。
權(quán)利要求
一種特種玉米生物質(zhì)基膠粘劑，其特征在于它是由下列質(zhì)量份數(shù)比的配方和方法制成的配方蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀粉80～120份去離子水 150～250份氫氧化鈉 3～4份醋酸乙烯酯 10～15份聚乙烯醇 4-8份硼酸 0.5-1份尿素 3～5份防腐劑 2～3份；配方中蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀粉是由下列方法制成的(a)調(diào)漿在密閉反應(yīng)釜中加入濃度為2％的堿液，將蠟質(zhì)玉米淀粉與堿液按1∶2～2.5的比例溶于反應(yīng)釜的稀堿液中并進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后加入5％的堿液調(diào)整淀粉乳的pH為10～10.5；(b)氧化反應(yīng)密閉反應(yīng)釜通過(guò)水循環(huán)升溫至45～50℃，按與堿液1∶10的比例加入H2O2，勻速攪拌反應(yīng)4～6小時(shí)后，加入2％的HCl或硫酸中和，然后進(jìn)行水洗、抽濾，得到含水40％的濾餅；(c)醚化反應(yīng)將濾餅調(diào)漿至35-40％的淀粉乳，注入密閉反應(yīng)釜，用5％的堿液調(diào)節(jié)pH至10～10.5，然后加入占淀粉干基重量1.5～2％的無(wú)水硫酸鈉，以抑制淀粉顆粒的溶漲；升溫至45～50℃，攪拌30分鐘使淀粉乳混合均勻后，向反應(yīng)釜中充入氮?dú)猓瑢⒀鯕馀懦?；然后注入與堿液1∶30的環(huán)氧丙烷，均勻攪拌進(jìn)行醚化反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中繼續(xù)加入5％的堿液以使pH穩(wěn)定在10～10.5；反應(yīng)完畢后，用2％的鹽酸或2％的硫酸進(jìn)行中和至pH為6.8，然后進(jìn)行水洗、過(guò)濾、干燥，制成含水量為14％的蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀粉；方法(1)調(diào)漿將氫氧化鈉溶于75％的去離子水中形成堿液，蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀粉與稀堿液混合，攪拌均勻后，注入不銹鋼反應(yīng)釜中；(2)糊化勻速攪拌并升溫至糊化溫度，在90℃～95℃糊化1.5～2小時(shí)，同時(shí)在另一小反應(yīng)釜中用20％的去離子水將聚乙烯醇溶解，在淀粉糊化1個(gè)小時(shí)后注入淀粉糊液，混合過(guò)程中加入硼酸作引發(fā)劑，促進(jìn)二者的融合；(3)接枝共聚在糊化完成后采取水循環(huán)降溫至30～40℃，然后加入配方中的醋酸乙烯酯進(jìn)行接枝反應(yīng)2～3小時(shí)；(4)成品加入尿素與防腐劑的溶解液，該溶解液用配方中5％的去離子水與尿素與防腐劑溶解得到，攪拌均勻后完成制備，將膠粘劑放料入密閉的包裝容器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述特種玉米生物質(zhì)基膠粘劑，其特征在于防腐劑采用苯甲酸鈉、 水楊酸、三梨酸鉀。
3.如權(quán)利要求1所述特種玉米生物質(zhì)基膠粘劑的制備方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特種玉米生物質(zhì)基膠粘劑，屬于玉米淀粉深加工領(lǐng)域。它是由下列質(zhì)量份數(shù)比的配方制成的蠟質(zhì)玉米氧化-羥丙基淀粉80～120份，離子水150～250份，氫氧化鈉3～4份，醋酸乙烯酯10～15份，聚乙烯醇4-8份，硼酸0.5-1份，尿素3～5份，防腐劑2～3份；方法包括調(diào)漿、糊化和接枝共聚。優(yōu)點(diǎn)是粘度穩(wěn)定性好，保質(zhì)期長(zhǎng)，具有良好的流動(dòng)性和透明度。使用這種方法生產(chǎn)的膠粘劑90％的固形物具有可降解性，替代聚合物膠粘劑可以大幅度降低污染，可達(dá)到生產(chǎn)工藝及使用過(guò)程中的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C08B31/18GK101831262SQ201010178339
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者何曉寧, 張俊波, 李濤, 王慶華, 王敏, 陳輝, 魏雄師 申請(qǐng)人:吉林省輕工業(yè)設(shè)計(jì)研究院