一種防潮瓦楞紙板用粘合劑的製備方法與流程

2023-12-11 06:36:52

本發明屬於瓦楞紙板生產輔助材料製備
技術領域：
，具體涉及一種防潮瓦楞紙板用粘合劑的製備方法。
背景技術：
：瓦楞紙板作為一種重要的材料其性能優良，具有輕便、牢固、便於裝卸運輸等特點，被廣泛運用於家用電器、紡織品、食品等運輸包裝，而生產瓦楞紙板的主要輔助材料就是粘合劑。瓦楞紙板製造業最早所使用的主要粘合劑是泡花鹼膠它具有乾燥速度快，粘接強度高等優點。但也存在著不可忽視的缺點：有毒，腐蝕性大，施膠量大，防潮性差。因此，明令禁止使用泡花鹼作為瓦楞紙箱生產用粘合劑。目前瓦楞紙箱生產用粘合劑為澱粉粘合劑，它以澱粉（小麥澱粉、土豆澱粉或薯類澱粉）為原料，具有粘性的物質，藉助其粘性能將兩種分離的材料連接在一起粘合劑。具有生產設備簡單，製作方便，來源廣、資源豐富、投產快，周期短；粘接強度高於泡花鹼，生產成本低；具有較好的防潮性，塗布量低於泡花鹼；安全無毒、環保的優點。生產澱粉粘合劑的方法有氧化法和兩步法，氧化法常用的氧化劑有次氯酸鈉、雙氧水、高錳酸鉀等，由於雙氧水與其他氧化劑相比，環境汙染少，製備的粘合劑顏色好，流動性和穩定性好，所以現在經常採用；按製備時的溫度分為熱製法和冷製法，熱製法由於易凝膠、儲存期短、耗費熱能等缺點已經被逐漸淘汰；冷製法由於產品穩定性好、節省能源、投資少、儲存器長等優點正在被廣泛採用。兩步法是先在溫水中加入澱粉攪拌均勻後，緩慢加入一部分的naoh，再加入催化劑，再分幾次加入雙氧水進行氧化，氧化完畢，再加入剩餘的naoh，保溫攪拌製得載體澱粉，再在溫水中加入已溶於熱水的硼砂溶液攪拌均勻，再加入玉米澱粉，攪拌混合直至完全分散均勻製得主體澱粉，最後將載體澱粉在攪拌下慢慢介入主體澱粉中，充分混合攪拌再保溫製得成品。但由於製得的澱粉粘合劑初粘力和耐水性差，導致生產的瓦楞紙板強度較低，容易折彎，遇溼度較大的工況會返鹼以及受潮。因此，如何實現一種初粘力好的瓦楞紙板用粘合劑是業內亟待解決的技術問題，是提高瓦楞紙板強度的關鍵。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題：針對傳統方法製得的澱粉粘合劑初粘力差，導致生產的瓦楞紙板強度較低，遇溼度較大的工況會返鹼以及受潮的弊端，提供了一種防潮瓦楞紙板用粘合劑的製備方法。為解決上述技術問題，本發明採用如下所述的技術方案是：（1）稱取桑蠶絲，按質量比1:10將桑蠶絲加入水中，攪拌後得混合液，用氫氧化鈉溶液調節混合液ph值為7.5～8.0，加熱，保溫煮製後，過濾得過濾液，即可得到絲膠溶液，備用；（2）按質量比1:3，分別稱取田菁膠和無水乙醇混合，再在0～5℃溫度下，以800～1000r/min轉速攪拌混合後，加入田菁膠質量40～50倍去離子水，得田菁膠溶膠，將田菁膠溶膠加熱至50～60℃後滴加質量分數15%過氧化氫溶液，控制滴加速率為1～2g/min，滴加結束後升溫至70～80℃，保溫攪拌反應70～80min，得反應物；（3）按質量比1:10，將木薯澱粉加入去離子水中，並加熱至70～80℃後攪拌即可得澱粉乳濁液，隨後向反應物中滴加澱粉乳濁液，控制滴加速率為2～4g/min，滴加結束後攪拌，再加入反應物質量1～3%過硫酸銨溶液，攪拌反應後，出料得木薯澱粉反應物，將木薯澱粉反應物減壓蒸餾，得濃縮物；（4）稱取步驟（1）備用的絲膠溶液加入反應釜中，升溫至38～40℃，並向反應釜中加入絲膠溶液質量0.1～0.3%穀氨醯胺轉氨酶，攪拌後，再加入絲膠溶液質量40～50%濃縮物，交聯反應後出料得粘稠液，備用；（5）按質量比5:1，分別稱取松香和馬來酸酐加入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入油浴鍋，在氮氣氣氛保護下升溫，保溫反應後冷卻至室溫，並停止通入氮氣，出料，得改性松香；（6）按質量比1:8將改性松香加入無水乙醇中，並加入改性松香質量0.1～0.3%三苯基膦，微波加熱後冷卻至室溫，減壓蒸餾後得改性松香酯；（7）按重量份數計，分別選取80～90份步驟（4）備用的粘稠液，8～12份改性松香酯、2～4份十二烷基二甲基苄基氯化銨、1～3份異構十三醇聚氧乙烯醚、10～12份去離子水、1～3份消泡劑f111、1～3份流平劑byk-333、2～4份納米碳酸鈣和0.3～0.5份硼酸，使用分散機，以3000～5000r/min轉速攪拌混合後出料，即可得到防潮瓦楞紙板用粘合劑。步驟（1）中所述的加熱溫度為95～98℃，煮製時間為1～2h。步驟（2）中所述的質量分數15%過氧化氫溶液質量為田菁膠溶膠質量5～7%。步驟（3）中所述的澱粉乳濁液質量為反應物質量10～20%。步驟（3）中所述的過硫酸銨溶液的質量分數為3%，攪拌反應時間為2～3h。步驟（3）中所述的減壓蒸餾的溫度為40～50℃，真空度為0.04～0.06mpa。步驟（5）中所述的升溫溫度為120～130℃，保溫反應時間為3～5h。本發明與其他方法相比，有益技術效果是：（1）本發明先取田菁膠製得田菁膠溶膠，使用過氧化氫溶液進行氧化反應後，滴加木薯澱粉乳濁液進行反應，得木薯澱粉反應物，本發明田菁膠溶液中的田菁膠大分子鏈上進行接枝澱粉，接枝後得到的反應物粘度高，而且具有優異的水溶性，製得的粘合劑使用在瓦楞紙上，可以提高瓦楞紙的強度；（2）本發明將桑蠶絲與水混合，用鹼溶液調節ph後，經保溫煮製、過濾得絲膠溶液，將絲膠溶液在穀氨醯胺轉氨酶為催化劑的條件下進行交聯反應製得粘稠液，本發明通過穀氨醯胺轉氨酶催化，可以使絲膠蛋白進行自交聯反應，使交聯後的蛋白膜耐水性能好；（3）本發明將松香和馬來酸酐進行反應得改性松香，再將改性松香和三苯基膦進行反應，得改性松香酯，本發明先將松香和馬來酸酐進行反應，反應後可以提高松香的耐溫性能，再將改性後的松香進一步酯化，得到的改性松香酯製備得到的粘合劑具有優異的防潮性能，最後將改性松香酯、製得的粘稠液等物質混合後使最終製得的瓦楞紙板用粘合劑形成三維網狀結構，提高了粘合劑的耐水性和粘結性能，並且生產出的瓦楞紙板強度高，不易折彎，遇溼度較大的工況不易返鹼及受潮。具體實施方式稱取200～300g桑蠶絲，按質量比1:10將桑蠶絲加入水中，攪拌混合5～10min，得混合液，用質量分數8%氫氧化鈉溶液調節混合液ph值為7.5～8.0，並加熱至95～98℃，保溫煮製1～2h後，冷卻至室溫，過濾得過濾液，即可得到絲膠溶液；按質量比1:3，分別稱取田菁膠和無水乙醇加入三口燒瓶中，並將三口燒瓶放入冰水浴鍋中，在0～5℃溫度下，以800～1000r/min轉速攪拌混合5～10min，混合後再向三口燒瓶中加入田菁膠質量40～50倍去離子水，繼續攪拌混合30～40min，得田菁膠溶膠，將裝有田菁膠溶膠的三口燒瓶放入水浴鍋中，並升溫至50～60℃，向三口燒瓶中滴加田菁膠溶膠質量5～7%質量分數15%過氧化氫溶液，控制滴加速率為1～2g/min，滴加同時以500～600r/min轉速進行攪拌，滴加結束後升溫至70～80℃，保溫攪拌反應70～80min；待反應結束後，得反應物，按質量比1:10，將木薯澱粉加入去離子水中，並加熱至70～80℃後攪拌混合10～20min，冷卻至室溫，即可得澱粉乳濁液，隨後向反應物中滴加反應物質量10～20%澱粉乳濁液，控制滴加速率為2～4g/min，滴加結束後保溫攪拌10～20min，攪拌後再加入反應物質量1～3%質量分數3%過硫酸銨溶液，攪拌反應2～3h，反應結束後，出料得木薯澱粉反應物，將木薯澱粉反應物在40～50℃、0.04～0.06mpa條件下減壓蒸餾1～2h，得濃縮物；稱取100～200g絲膠溶液加入反應釜中，升溫至38～40℃，並向反應釜中加入絲膠溶液質量0.1～0.3%穀氨醯胺轉氨酶，攪拌混合3～5min後，再加入絲膠溶液質量40～50%濃縮物，在150～200r/min轉速下交聯反應20～30min，出料得粘稠液；按質量比5:1，分別稱取松香和馬來酸酐加入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入油浴鍋，並向三口燒瓶中通入氮氣，通氣速率為15～20g/min，在氮氣氣氛保護下，升溫至120～130℃，保溫反應3～5h，反應結束後冷卻至室溫，並停止通入氮氣，出料，得改性松香；按質量比1:8將改性松香加入無水乙醇中，並加入改性松香質量0.1～0.3%三苯基膦，在200～300w功率下微波加熱20～30min，加熱後冷卻至室溫，並在0.03～0.05mpa和30～40℃溫度下減壓蒸餾30～40min，得改性松香酯；按重量份數計，分別選取80～90份粘稠液，8～12份改性松香酯、2～4份十二烷基二甲基苄基氯化銨、1～3份異構十三醇聚氧乙烯醚、10～12份去離子水、1～3份消泡劑f111、1～3份流平劑byk-333、2～4份納米碳酸鈣和0.3～0.5份硼酸，使用分散機，以3000～5000r/min轉速攪拌混合5～10min後出料，即可得到防潮瓦楞紙板用粘合劑。實例1稱取200g桑蠶絲，按質量比1:10將桑蠶絲加入水中，攪拌混合5min，得混合液，用質量分數8%氫氧化鈉溶液調節混合液ph值為7.5，並加熱至95℃，保溫煮製1h後，冷卻至室溫，過濾得過濾液，即可得到絲膠溶液；按質量比1:3，分別稱取田菁膠和無水乙醇加入三口燒瓶中，並將三口燒瓶放入冰水浴鍋中，在0℃溫度下，以800r/min轉速攪拌混合5min，混合後再向三口燒瓶中加入田菁膠質量40倍去離子水，繼續攪拌混合30min，得田菁膠溶膠，將裝有田菁膠溶膠的三口燒瓶放入水浴鍋中，並升溫至50℃，向三口燒瓶中滴加田菁膠溶膠質量5%質量分數15%過氧化氫溶液，控制滴加速率為1g/min，滴加同時以500r/min轉速進行攪拌，滴加結束後升溫至70℃，保溫攪拌反應70min；待反應結束後，得反應物，按質量比1:10，將木薯澱粉加入去離子水中，並加熱至70℃後攪拌混合10min，冷卻至室溫，即可得澱粉乳濁液，隨後向反應物中滴加反應物質量10%澱粉乳濁液，控制滴加速率為2g/min，滴加結束後保溫攪拌10min，攪拌後再加入反應物質量1%質量分數3%過硫酸銨溶液，攪拌反應2h，反應結束後，出料得木薯澱粉反應物，將木薯澱粉反應物在40℃、0.04mpa條件下減壓蒸餾1h，得濃縮物；稱取100g絲膠溶液加入反應釜中，升溫至38℃，並向反應釜中加入絲膠溶液質量0.1%穀氨醯胺轉氨酶，攪拌混合3min後，再加入絲膠溶液質量40%濃縮物，在150r/min轉速下交聯反應20min，出料得粘稠液；按質量比5:1，分別稱取松香和馬來酸酐加入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入油浴鍋，並向三口燒瓶中通入氮氣，通氣速率為15g/min，在氮氣氣氛保護下，升溫至120℃，保溫反應3h，反應結束後冷卻至室溫，並停止通入氮氣，出料，得改性松香；按質量比1:8將改性松香加入無水乙醇中，並加入改性松香質量0.1%三苯基膦，在200w功率下微波加熱20min，加熱後冷卻至室溫，並在0.03mpa和30℃溫度下減壓蒸餾30min，得改性松香酯；按重量份數計，分別選取80份粘稠液，8份改性松香酯、2份十二烷基二甲基苄基氯化銨、1份異構十三醇聚氧乙烯醚、10份去離子水、1份消泡劑f111、1份流平劑byk-333、2份納米碳酸鈣和0.3份硼酸，使用分散機，以3000r/min轉速攪拌混合5min後出料，即可得到防潮瓦楞紙板用粘合劑。用塗膠機施膠輥將本發明製得的防潮瓦楞紙板用粘合劑均勻塗覆於瓦楞芯紙的瓦楞峰頂上，控制塗膠量為80.2g/m2，待塗覆完畢，將塗膠後的瓦楞芯紙與箱紙板進行貼合，並用溫度為150℃滾筒滾壓加工，即得瓦楞紙板。實例2稱取250g桑蠶絲，按質量比1:10將桑蠶絲加入水中，攪拌混合8min，得混合液，用質量分數8%氫氧化鈉溶液調節混合液ph值為7.8，並加熱至97℃，保溫煮製2h後，冷卻至室溫，過濾得過濾液，即可得到絲膠溶液；按質量比1:3，分別稱取田菁膠和無水乙醇加入三口燒瓶中，並將三口燒瓶放入冰水浴鍋中，在3℃溫度下，以900r/min轉速攪拌混合8min，混合後再向三口燒瓶中加入田菁膠質量45倍去離子水，繼續攪拌混合35min，得田菁膠溶膠，將裝有田菁膠溶膠的三口燒瓶放入水浴鍋中，並升溫至55℃，向三口燒瓶中滴加田菁膠溶膠質量6%質量分數15%過氧化氫溶液，控制滴加速率為2g/min，滴加同時以550r/min轉速進行攪拌，滴加結束後升溫至75℃，保溫攪拌反應75min；待反應結束後，得反應物，按質量比1:10，將木薯澱粉加入去離子水中，並加熱至75℃後攪拌混合15min，冷卻至室溫，即可得澱粉乳濁液，隨後向反應物中滴加反應物質量15%澱粉乳濁液，控制滴加速率為3g/min，滴加結束後保溫攪拌15min，攪拌後再加入反應物質量2%質量分數3%過硫酸銨溶液，攪拌反應3h，反應結束後，出料得木薯澱粉反應物，將木薯澱粉反應物在45℃、0.05mpa條件下減壓蒸餾2h，得濃縮物；稱取150g絲膠溶液加入反應釜中，升溫至39℃，並向反應釜中加入絲膠溶液質量0.2%穀氨醯胺轉氨酶，攪拌混合4min後，再加入絲膠溶液質量45%濃縮物，在180r/min轉速下交聯反應25min，出料得粘稠液；按質量比5:1，分別稱取松香和馬來酸酐加入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入油浴鍋，並向三口燒瓶中通入氮氣，通氣速率為18g/min，在氮氣氣氛保護下，升溫至125℃，保溫反應4h，反應結束後冷卻至室溫，並停止通入氮氣，出料，得改性松香；按質量比1:8將改性松香加入無水乙醇中，並加入改性松香質量0.2%三苯基膦，在250w功率下微波加熱25min，加熱後冷卻至室溫，並在0.04mpa和35℃溫度下減壓蒸餾35min，得改性松香酯；按重量份數計，分別選取85份粘稠液，10份改性松香酯、3份十二烷基二甲基苄基氯化銨、2份異構十三醇聚氧乙烯醚、11份去離子水、2份消泡劑f111、2份流平劑byk-333、3份納米碳酸鈣和0.4份硼酸，使用分散機，以4000r/min轉速攪拌混合8min後出料，即可得到防潮瓦楞紙板用粘合劑。用塗膠機施膠輥將本發明製得的防潮瓦楞紙板用粘合劑均勻塗覆於瓦楞芯紙的瓦楞峰頂上，控制塗膠量為82.1g/m2，待塗覆完畢，將塗膠後的瓦楞芯紙與箱紙板進行貼合，並用溫度為170℃滾筒滾壓加工，即得瓦楞紙板。實例3稱取300g桑蠶絲，按質量比1:10將桑蠶絲加入水中，攪拌混合10min，得混合液，用質量分數8%氫氧化鈉溶液調節混合液ph值為8.0，並加熱至98℃，保溫煮製2h後，冷卻至室溫，過濾得過濾液，即可得到絲膠溶液；按質量比1:3，分別稱取田菁膠和無水乙醇加入三口燒瓶中，並將三口燒瓶放入冰水浴鍋中，在5℃溫度下，以1000r/min轉速攪拌混合10min，混合後再向三口燒瓶中加入田菁膠質量50倍去離子水，繼續攪拌混合40min，得田菁膠溶膠，將裝有田菁膠溶膠的三口燒瓶放入水浴鍋中，並升溫至60℃，向三口燒瓶中滴加田菁膠溶膠質量7%質量分數15%過氧化氫溶液，控制滴加速率為2g/min，滴加同時以600r/min轉速進行攪拌，滴加結束後升溫至80℃，保溫攪拌反應80min；待反應結束後，得反應物，按質量比1:10，將木薯澱粉加入去離子水中，並加熱至80℃後攪拌混合20min，冷卻至室溫，即可得澱粉乳濁液，隨後向反應物中滴加反應物質量20%澱粉乳濁液，控制滴加速率為4g/min，滴加結束後保溫攪拌20min，攪拌後再加入反應物質量3%質量分數3%過硫酸銨溶液，攪拌反應3h，反應結束後，出料得木薯澱粉反應物，將木薯澱粉反應物在50℃、0.06mpa條件下減壓蒸餾2h，得濃縮物；稱取200g絲膠溶液加入反應釜中，升溫至40℃，並向反應釜中加入絲膠溶液質量0.3%穀氨醯胺轉氨酶，攪拌混合5min後，再加入絲膠溶液質量50%濃縮物，在200r/min轉速下交聯反應30min，出料得粘稠液；按質量比5:1，分別稱取松香和馬來酸酐加入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入油浴鍋，並向三口燒瓶中通入氮氣，通氣速率為20g/min，在氮氣氣氛保護下，升溫至130℃，保溫反應5h，反應結束後冷卻至室溫，並停止通入氮氣，出料，得改性松香；按質量比1:8將改性松香加入無水乙醇中，並加入改性松香質量0.3%三苯基膦，在300w功率下微波加熱30min，加熱後冷卻至室溫，並在0.05mpa和40℃溫度下減壓蒸餾40min，得改性松香酯；按重量份數計，分別選取90份粘稠液，12份改性松香酯、4份十二烷基二甲基苄基氯化銨、3份異構十三醇聚氧乙烯醚、12份去離子水、3份消泡劑f111、3份流平劑byk-333、4份納米碳酸鈣和0.5份硼酸，使用分散機，以5000r/min轉速攪拌混合10min後出料，即可得到防潮瓦楞紙板用粘合劑。用塗膠機施膠輥將本發明製得的防潮瓦楞紙板用粘合劑均勻塗覆於瓦楞芯紙的瓦楞峰頂上，控制塗膠量為83.6g/m2，待塗覆完畢，將塗膠後的瓦楞芯紙與箱紙板進行貼合，並用溫度為200℃滾筒滾壓加工，即得瓦楞紙板。將上述實施例所得的防潮瓦楞紙板用粘合劑進行檢測，結果如表一所示。將上述應用方法所得的瓦楞紙板進行檢測，結果如表二所示。表一檢測儀器為：用剝離強度測試儀測定剝離強度，反潮率測試儀測定反潮率。表二檢測儀器為：用耐磨強度測試儀測定耐磨強度，戳穿強度測定儀測定戳穿強度。表一：防潮瓦楞紙板用粘合劑剝離強度（n/m）反潮率（%）實例1105.6實例2155.9實例3136.3表一中實例1、2、3的反潮率分別是使用3年、使用4年、使用5年測定的反潮率。表二：瓦楞紙板耐磨強度（kpa）戳穿強度（j）實例117309.74實例218209.86實例317709.80上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12