一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，屬于膠粘劑【技術(shù)領(lǐng)域】。按照下述步驟進(jìn)行：在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水，待溫度升至40-50℃，啟動(dòng)攪拌，加入淀粉，攪拌均勻；緩慢加入預(yù)處理劑，高速攪拌，升溫至70-90℃，反應(yīng)0.5~2h；緩慢加入改性劑，高速攪拌，保溫70-90℃，反應(yīng)0.5~1.5h；緩慢加入增粘劑，保溫70-90℃，反應(yīng)0.5~2.5h；加入防腐劑，攪拌均勻，降溫至40℃以下，過(guò)濾出料。本發(fā)明選用天然淀粉為主要原料，并通過(guò)對(duì)工藝條件的改進(jìn)，選擇少量不含揮發(fā)性有機(jī)單體的改性劑和增粘劑，與淀粉基料進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到降低粘度、提高固含、增加固化速度等目的。
【專利說(shuō)明】一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明與一種綠色環(huán)保型化工產(chǎn)品有關(guān)，具體涉及到一種淀粉卷煙膠的制備方法，屬于膠粘劑【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]卷煙膠是一種特殊的化工產(chǎn)品，它不僅要求在經(jīng)過(guò)燃燒后仍保持無(wú)毒、無(wú)害，不影響煙卷口感，還要求產(chǎn)品固化后不能影響煙支的外觀(如翹角、翹邊)。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，卷煙膠的質(zhì)量嚴(yán)重影響著卷煙的產(chǎn)量、質(zhì)量和原材料消耗。卷煙膠理化性能的基本要求是無(wú)毒、無(wú)異味、無(wú)污染、不含有機(jī)溶劑，初粘性強(qiáng)、快干、流動(dòng)性能良好，儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，并且要適應(yīng)高速卷煙機(jī)發(fā)展的需求。
[0003]卷煙膠主要有聚合物乳液型和水溶性兩種。目前國(guó)內(nèi)使用的聚合物乳液膠主要為PVAc乳液和VAE乳液，在作為搭口膠和接嘴膠使用時(shí)，直接參與煙支的燃燒，達(dá)到一定的溫度時(shí)，會(huì)釋放出有毒氣體，對(duì)人的身體造成危害，而 且還嚴(yán)重影響煙支的口感。而傳統(tǒng)的水溶性淀粉膠因其固含量低，干燥速度慢，流動(dòng)性差，儲(chǔ)存穩(wěn)定性不好等因素也已經(jīng)不能滿足卷煙工業(yè)的生產(chǎn)。
[0004]隨著生活質(zhì)量的提高，消費(fèi)者對(duì)卷煙質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，企業(yè)對(duì)卷煙原材料衛(wèi)生安全的要求不斷提高，對(duì)卷煙膠的衛(wèi)生安全也越來(lái)越重視。淀粉作為膠粘劑使用有著悠久的歷史，因其原材料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、制備工藝簡(jiǎn)單、投資少見(jiàn)效快、天然環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)受到了人們的高度重視。隨著吸煙與健康問(wèn)題的逐漸深入，通過(guò)使用天然的淀粉來(lái)制得綠色環(huán)保型卷煙用膠粘劑已經(jīng)成為了人們研究的熱點(diǎn)，其發(fā)展前景十分廣闊。
[0005]由于搭口膠和接嘴膠直接參與燃燒，因此卷煙企業(yè)對(duì)原料和卷煙膠的要求很高。2004年國(guó)家煙草專賣局提出適用于高速卷煙膠的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中指出殘留單體含量最高限量為0.5%。2010年卷煙行業(yè)更新標(biāo)準(zhǔn)(MK/JS517-2010)，增加了苯、甲苯、二甲苯、鄰苯二甲酸酯類、甲醛、乙酸乙烯酯(即醋酸乙烯酯，或醋酸乙烯、乙酸乙烯)含量的指標(biāo)，其中乙酸乙烯酯單體殘留含量應(yīng)小于1000mg/kg。2012年更有卷煙廠將乙酸乙烯酯單體殘留含量要求降至 350mg/kg。
[0006]中國(guó)專利CN 101215449 A將植物的塊根、塊莖、鱗莖或球莖經(jīng)清洗、干燥、蒸濕、蒸汽干燥、粉碎后，制成粉末，按0.019Tl%的比例添加，與現(xiàn)有的搭口膠產(chǎn)品混合均勻，制得了一種功能卷煙搭口膠。此產(chǎn)品雖然添加了少量的天然改性劑，但是仍以現(xiàn)有的搭口膠產(chǎn)品為王。
[0007]中國(guó)專利CN 101760148 A以玉米淀粉為主料，加入雙氧水溶液進(jìn)行氧化，制得的玉米淀粉膠粘劑用于紙張、木材、布的粘接等。此產(chǎn)品雖以玉米淀粉為主，但固含量很低，影響了膠粘劑的干燥速度，不能適應(yīng)卷煙生產(chǎn)的要求。
[0008]楊利敏在“玉米淀粉改性高速卷煙搭口膠的研究與開(kāi)發(fā)”一文中提到，將玉米淀粉與次氯酸鈉、硼砂氧化，再與PVA接枝反應(yīng)，然后加入VAE707和乳化劑進(jìn)行乳化反應(yīng)，并補(bǔ)加單體和引發(fā)劑，保溫反應(yīng)，最后過(guò)濾得到卷煙搭口膠。但該方法仍以聚乙酸乙烯酯為主，淀粉含量只占到了 5-15%，并非真正的淀粉卷煙用膠；此外，膠液殘留單體含量?jī)H小于0.5%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在的衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提出一種綠色環(huán)保型卷煙膠的制備方法。該產(chǎn)品以天然淀粉為主要原料，通過(guò)加入少量環(huán)保型改性劑，使淀粉大分子中的羥基與改性劑反應(yīng)而賦予淀粉新的官能團(tuán)，從而使淀粉膠粘劑的性能得到改善。解決了傳統(tǒng)淀粉膠粘劑流動(dòng)性差、初粘性不強(qiáng)、儲(chǔ)存穩(wěn)定性不好等固有缺陷，同時(shí)也能滿足高速卷煙機(jī)的生產(chǎn)要求。該產(chǎn)品不含揮發(fā)性有機(jī)單體，符合中國(guó)卷煙行業(yè)膠粘劑的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，滿足了綠色環(huán)保要求。
[0010]本發(fā)明環(huán)保型淀粉卷煙膠的具體制備步驟如下:一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行:
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水，待溫度升至40-50V，啟動(dòng)攪拌，加入淀粉，攪拌均勻；
(2)緩慢加入預(yù)處理劑，高速攪拌，升溫至70-90°C，反應(yīng)0.5^2h ；
(3)緩慢加入改性劑，高速攪拌，保溫70-90°C，反應(yīng)0.5^1.5h ；
(4)緩慢加入增粘劑，保溫70-90°C，反應(yīng)0.5^2.5h ；
(5)加入防腐劑，攪 拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料。
[0011]其中步驟(1)所述淀粉包括:玉米淀粉、臘質(zhì)玉米淀粉、糯米粉、木薯淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、白糊精、黃糊精、β-環(huán)狀糊精；優(yōu)選蠟質(zhì)玉米淀粉、酯化淀粉。以上淀粉可以一種單獨(dú)使用也可以兩種或兩種以上配合使用。
[0012]其中步驟(2)所述預(yù)處理劑包括:氫氧化鈉、蘋果酸鈉、磷酸氫鈉、亞磷酸氫鈉，優(yōu)選氫氧化鈉、磷酸氫鈉。以上改性劑可以一種單獨(dú)使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0.03^0.1:1。
[0013]其中步驟(3)所述改性劑包括:醋酸酐、富馬酸、馬來(lái)酸酐、過(guò)氧化氫、蘋果酸，優(yōu)選馬來(lái)酸酐和醋酸酐。以上改性劑可以一種單獨(dú)使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為Λ 25:1。
[0014]其中步驟(4)所述的增粘劑包括:松香甘油酯、木質(zhì)素、羧甲基纖維素鈉、馬來(lái)松香(使用前將其配成溶液)，蔗糖。以上增粘劑可以一種單獨(dú)使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0-ο.1:1。
[0015]其中步驟(5)所述的防腐劑包括:苯甲酸、苯甲酸鈉、山梨酸、山梨酸鉀、丙酸鈣、丙酸鈉、脫氫乙酸鈉、乳酸鈉、雙乙酸鈉、對(duì)羥基苯甲酸乙酯；優(yōu)選山梨酸和山梨酸鉀。以上防腐劑可以一種單獨(dú)使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0.001 ~0.005:1。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于選用天然淀粉為主要原料，并通過(guò)對(duì)工藝條件的改進(jìn)，選擇少量不含揮發(fā)性有機(jī)單體的改性劑和增粘劑，與淀粉基料進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到降低粘度、提高固含、增加固化速度等目的。
[0017]由于淀粉側(cè)鏈上含有活潑的羥基，可與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而賦予淀粉新的官能團(tuán)。淀粉分散系在冷卻和老化期間，容易形成凝膠，這與淀粉分子間的締合有關(guān)。酯化作用能夠防止或者減弱支鏈分子外側(cè)的締合作用，從而減弱結(jié)晶或凝膠現(xiàn)象，降低淀粉原膠的粘度，使固含量得以增加，彌補(bǔ)了淀粉卷煙膠流動(dòng)性差、儲(chǔ)存期短的缺陷，從而提高膠粘劑的固化速度；同時(shí)加入環(huán)保型增粘劑，以提高淀粉膠的初粘性。
[0018]用本方法制得的卷煙膠，不僅價(jià)格低廉，而且綠色環(huán)保，對(duì)人體無(wú)毒副作用，具有“綠色煙膠”之美譽(yù)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下列實(shí)施例用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但決不限制本發(fā)明的范圍。
[0020]實(shí)施例1
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入白糊精150g，按理論固含量(24%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至50°C，啟動(dòng)攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入氫氧化鈉4.5g，高速攪拌，升溫至90°C，反應(yīng)2h ;
(3)加入山梨酸鉀0.15g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料。
[0021]實(shí)施例2
(O在帶有攪拌裝置 的反應(yīng)釜中加入環(huán)狀糊精30g，蠟質(zhì)玉米淀粉120g，按理論固含量(37%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至50°C，啟動(dòng)攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入15g磷酸氫鈉，高速攪拌，升溫至85°C，反應(yīng)1.5h ；
(3)加入0.3g苯甲酸鈉，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料。
[0022]實(shí)施例3
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入酯化淀粉180g，按理論固含量(28%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至45 °C，啟動(dòng)攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入磷酸氫鈉5.4g,高速攪拌,升溫至80V，反應(yīng)Ih ；
(3)緩慢加入醋酸酐36g，在70°C的條件下保溫，反應(yīng)0.5h ；
(4)加入對(duì)羥基苯甲酸乙酯0.40g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料。
[0023]實(shí)施例4
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入加入蠟質(zhì)玉米淀粉230g，按理論固含量(34%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至50°C，啟動(dòng)攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入IOg氫氧化鈉和8.4g磷酸氫鈉，高速攪拌，升溫至80V，反應(yīng)2h;
(3)緩慢加入27.6g馬來(lái)酸酐，攪拌均勻，在80°C的條件下反應(yīng)1.5h ；
(4)加入4%的馬來(lái)松香水溶液62g，攪拌均勻，保溫80°C，反應(yīng)Ih;
(5)加入11.5g鹿糖,攪拌均勻，反應(yīng)Ih ;
(6)加入0.69g山梨酸，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料。
[0024]實(shí)施例5
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入加入氧化淀粉210g，羧甲基纖維素鈉4g，按理論固含量(32%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至40°C，啟動(dòng)攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入氫氧化鈉10g，再加入4.7g磷酸氫鈉，高速攪拌，升溫至70°C，反應(yīng)0.5h ；
(3)加入21g馬來(lái)酸酐，升溫至90°C，在此條件下反應(yīng)1.5h ；
(4)加入0.42g苯甲酸鈉，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料。
[0025]實(shí)施例6(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入酯化淀粉260g，按理論固含量(36%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至45 °C，啟動(dòng)攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入13g氫氧化鈉，高速攪拌，升溫至80°C，反應(yīng)Ih;
(3)緩慢加入33.8g富馬酸，攪拌均勻，在70°C的條件下反應(yīng)4min;
(4)加入蔗糖26g，攪拌均勻，保溫80°C，反應(yīng)1.5h;
(5)加入山梨酸鉀1.3g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料。
[0026]實(shí)施例7
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入蠟質(zhì)玉米淀粉330g，羧甲基纖維素鈉4g，按理論固含量(38%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至50°C，啟動(dòng)攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入20g氫氧化鈉，高速攪拌，升溫至80°C，反應(yīng)2h;
(3)緩慢加入82.5g馬來(lái)酸酐，攪拌均勻，在80°C的條件下反應(yīng)4min ；
(4)加入3%的馬來(lái)松香水溶液55g，攪拌均勻，保溫80°C，反應(yīng)Ih;
(5)加入苯甲酸鈉1.65g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料。
[0027]實(shí)施例8
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入蠟質(zhì)玉米淀粉360g，按固含量(40%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至50°C，啟動(dòng)攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入18.8g氫氧化鈉和IOg磷酸氫鈉，高速攪拌，升溫至90°C，反應(yīng)1.5h;
(3)緩慢加入36g馬來(lái)酸酐，攪拌均勻，在90°C的條件下反應(yīng)5min；
(4)加入6%的馬來(lái)松香溶液24g，攪拌均勻，保溫90°C，反應(yīng)Ih;
(5)加入蔗糖20g，攪拌均勻，保溫80°C，反應(yīng)Ih;
(6)加入1.5g山梨酸，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料。
[0028]性能測(cè)試:
粘度:用NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)對(duì)乳液進(jìn)行測(cè)定，按GB/T 2794-1995測(cè)定。測(cè)試溫度為25±0.50C ο
[0029]初粘率:取一塊25cm2大小的毛紙，均勻涂膠后與另一塊同樣大小、品種的紙張粘合，25°C恒溫，Imin后檢查粘接情況，凡沒(méi)有出現(xiàn)拉毛處為未粘接，
初粘率=(Jf-Jf1) /JfXlOO0Zo
式中#為涂I父總面積，i/；為未粘接紙張面積。
[0030]同一組試樣同時(shí)測(cè)試，一種樣品重復(fù)五次，取平均值，初粘率大于90%視為合格。
[0031]機(jī)械穩(wěn)定性:在離心機(jī)中以3000r/min轉(zhuǎn)速,離心沉降7.5min。
[0032]儲(chǔ)存穩(wěn)定性:膠液置于密閉容器中，放于室溫(15~30°C)內(nèi)見(jiàn)光處，記錄瓶中明顯觀察到分層或有凝膠沉淀物出現(xiàn)所存放的時(shí)間。
[0033]pH值:按照GB/T14518-1993規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。
[0034]上述實(shí)施例所得產(chǎn)品主要性能列于下表:
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行: (1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水，待溫度升至40-50°C，啟動(dòng)攪拌，加入淀粉，攪拌均勻； (2)緩慢加入預(yù)處理劑，高速攪拌，升溫至70-90°C，反應(yīng)0.5^2h ； (3)緩慢加入改性劑，高速攪拌，保溫70-90°C，反應(yīng)0.5^1.5h ； (4)緩慢加入增粘劑，保溫70-90°C，反應(yīng)0.5^2.5h ； (5)加入防腐劑，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(1)所述淀粉為玉米淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉、糯米粉、木薯淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、白糊精、黃糊精、β -環(huán)狀糊精；優(yōu)選蠟質(zhì)玉米淀粉、酯化淀粉；以上淀粉可以一種單獨(dú)使用也可以兩種或兩種以上配合使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(2)所述預(yù)處理劑為氫氧化鈉、蘋果酸鈉、磷酸氫鈉、亞磷酸氫鈉，優(yōu)選氫氧化鈉、磷酸氫鈉。
4.以上改性劑可以一種單獨(dú)使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0.03~0.1:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(3)所述改性劑為醋酸酐、富馬酸、馬來(lái)酸酐、過(guò)氧化氫、蘋果酸，優(yōu)選馬來(lái)酸酐和醋酸酐；以上改性劑可以一種單獨(dú)使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0~0.25:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(4)所述的增粘劑為松香甘油酯、木質(zhì)素、羧甲基纖維素鈉、馬來(lái)松香，蔗糖；以上增粘劑可以一種單獨(dú)使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0-0.1:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(5)所述的防腐劑為苯甲酸、苯甲酸鈉、山梨酸、山梨酸鉀、丙酸鈣、丙酸鈉、脫氫乙酸鈉、乳酸鈉、雙乙酸鈉、對(duì)羥基苯甲酸乙酯；優(yōu)選山梨酸和山梨酸鉀；以上防腐劑可以一種單獨(dú)使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0.00 0.005:1。
【文檔編號(hào)】C09J11/06GK103773276SQ201410018852
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】杜郢, 董艷艷 申請(qǐng)人:常州大學(xué)