一種環保抗靜電壁紙膠及其製備方法與流程
2023-05-16 19:15:31
本發明屬於膠粘劑技術領域，具體涉及一種環保抗靜電壁紙膠及其製備方法。
背景技術：
壁紙膠是用於壁紙粘貼的膠粘劑的簡稱，能溶於冷水，水溶液為米白色或透明的粘稠膠液。隨著人們健康意識的逐步增強以及國家環保類法規的制定，國家對膠粘劑中甲醛含量的限制也越來越嚴格。當今裝修領域中廣泛使用的酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂膠粘劑在生產及使用的過程中揮發出的甲醛，不僅使環境受到汙染而且會危害到公眾健康。因此，目前研究的重點將是開發無毒環保友好型的膠粘劑。
澱粉膠粘劑作綠色環保的天然膠粘劑被越來越多的學者關注。澱粉本身具有多羥基結構，是製備澱粉的良好材料。天然植物澱粉及其衍生物的良好的粘接性能，能夠滿足市場需求；其次，澱粉的來源廣泛、價格低廉、環保、易降解，同時具有無毒性、無異味的良好特點。隨著石油資源的不斷減少，天然環保的可再生資源勢必會代替賴以石油為基礎的化工原料。
壁紙在施膠過程中常因靜電作用發生捲曲，嚴重影響壁紙粘貼效果和施工人員的工作效率。中國專利CN1041176A公開了一種抗靜電壁紙膠，由聚乙烯醇縮甲醛、醋酸乙烯乳液、石墨粉、乙炔黑粉和水復配而成。該抗靜電壁紙膠具有抗靜電功效，但抗靜電持久性不佳，且壁紙膠耐候性不佳。
技術實現要素：
本發明提供了一種環保抗靜電壁紙膠，具有安全環保、抗電性持久，耐候性好的優點。
本發明解決技術問題所採用的技術方案為：
一種環保抗靜電壁紙膠，由以下重量份數組分組成：改性澱粉40-50份、混醚化的聚乙二醇15-20份、增稠劑3-5份、殼聚糖8-12份、苯甲酸鈉3-6份、乳化劑1-3份、消泡劑1-3份和去離子水300-400份，所述改性澱粉的製備方法為將水、澱粉和α-澱粉酶加入反應容器中，於70-80℃反應3-5小時，再加入矽烷偶聯劑，繼續保溫反應0.5小時後，停止反應，降溫至室溫，過濾，濾餅烘乾、研磨，過60目篩得改性澱粉。
採用α-澱粉酶先將澱粉水解，增加其支化度，再加入矽烷偶聯劑，使其形成高分子網絡結構，從而增加壁紙膠的粘結性和耐候性。
混醚化的聚乙二醇作為一種高分子抗靜電劑，為超支化高分子，與壁紙中的纖維素分子相容性較好，使其能夠均勻分布在壁紙的內部和表層，避免抗靜電高分子在壁紙內部發生團聚，當壁紙表面抗靜電劑因摩擦損失時，仍能保持良好的抗靜電效果，抗靜電持久性好。
作為優選，所述乳化劑為壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚或硬脂酸聚氧乙烯酯。
作為優選，所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚或聚二甲基矽氧烷。
作為優選，所述增稠劑為甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉或羥乙基纖維素。
作為優選，所述水、澱粉、α-澱粉酶和矽烷偶聯劑的質量比為20-30：1：0.15：0.2-0.3，所述矽烷偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷或γ-（甲基丙烯醯氧）丙基三甲氧基矽烷。α-澱粉酶的用量以澱粉質量的0.15倍為最佳，當低於該值時，澱粉的支化度較低，不能形成交聯網絡狀結構，壁紙膠的耐候性不佳；當α-澱粉酶的用量高於該值時，α-澱粉酶過度支化，再經偶聯劑交聯易固化，粘結性下降。
作為優選，所述混醚化的聚乙二醇的製備方法為：將聚乙二醇、甲醇和丁醇加入反應容器中，酸調節PH至4~5，於45~50℃下保溫至30~60min後，再用鹼調節PH至8~9，於70~80℃反應1~2小時後，加入二甲苯，90℃蒸餾脫水，直至不再有水分蒸出，停止反應，剩餘物即為混醚化聚乙二醇。
更優選，所述聚乙二醇的分子量為400或600。
更優選，所述聚乙二醇、甲醇和丁醇的質量比為1：0.4-0.5:0.2-0.3，聚乙二醇、甲醇和丁醇的投料質量比決定聚乙二醇的混醚化程度，當甲醇和丁醇的用量低於該數值時，混醚化程度較低，混醚化的聚乙二醇易溶於水中，造成抗靜電劑損失；當甲醇和丁醇的用量超過該數值時，混醚化程度較高，抗靜電劑與壁紙的纖維素分子的相容性過好，導致抗靜電劑無法正常遷移到壁紙表層，當表層抗靜電劑因摩擦損失時，內部抗靜電劑無法及時補充，導致抗靜電性下降，抗電持久性不佳。
本發明同時提供了環保抗靜電壁紙膠的製備方法，所述製備方法包括如下步驟：
(1) 將水、澱粉和α-澱粉酶加入反應容器中，於70-80℃反應3-5小時，再加入矽烷偶聯劑，繼續保溫反應0.5小時後後，停止反應，降溫至室溫，過濾，濾餅烘乾、研磨，過60目篩得改性澱粉；
(2) 將聚乙二醇、甲醇和丁醇加入反應容器中，酸調節PH至4~5，於45~50℃下保溫至30~60min後，再用鹼調節PH至8~9，於70~80℃反應1~2小時後，加入二甲苯，90℃蒸餾脫水，直至不再有水分蒸出，停止反應，剩餘物即為混醚化聚乙二醇；
(3) 將改性澱粉、混醚化的聚乙二醇和去離子水加入反應容器中，於1500-1800r/min下攪拌15-30分鐘，再加入殼聚糖、苯甲酸鈉、乳化劑和消泡劑，於600-800/min下攪拌20分鐘，最後加入增稠劑，於1000-1200/min下攪拌20分鐘即可。
本發明的有益效果為：
1、本發明所提供的環保抗靜電壁紙膠，採用混醚化的聚乙二醇作為抗靜電劑，通過甲醇和丁醇混醚化改性聚乙二醇，降低聚乙二醇的水溶性，增加抗靜電劑與壁紙纖維素的相容性，使其在壁紙內部表層均勻分布，當壁紙表層抗靜電劑因摩擦受損時，內部抗靜電劑及時遷移到壁紙表層，增加抗靜電的持久性。
2、採用α-澱粉酶先將澱粉水解，再經矽烷偶聯劑交聯製得改性澱粉，從而提高壁紙膠的粘結性和耐候性。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。
實施例1
(1) 將2000g水、100g澱粉和15gα-澱粉酶加入反應容器中，於80℃反應3小時，再加入20gγ-氨丙基三乙氧基矽烷，繼續保溫反應0.5小時後後，停止反應，降溫至室溫，過濾，濾餅烘乾、研磨，過60目篩得120g改性澱粉；
(2) 將100g聚乙二醇400、40g甲醇和25g丁醇加入反應容器中，酸調節PH至4，於45℃下保溫至60min後，再用鹼調節PH至9，於80℃反應1小時後，加入150g二甲苯，90℃蒸餾脫水，直至不再有水分蒸出，停止反應，剩餘物即為混醚化聚乙二醇；
(3) 將45g改性澱粉、18g混醚化的聚乙二醇和350g去離子水加入反應容器中，於1500r/min下攪拌30分鐘，再加入10g殼聚糖、5g苯甲酸鈉、1g壬基酚聚氧乙烯醚和2g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，於700/min下攪拌20分鐘，最後加入3g羥丙基甲基纖維素，於1000/min下攪拌20分鐘即可，測得所制壁紙膠的粘度為758Pa·S。
實施例2
(1) 將2500g水、100g澱粉和15gα-澱粉酶加入反應容器中，於70℃反應5小時，再加入25g γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷，繼續保溫反應0.5小時後後，停止反應，降溫至室溫，過濾，濾餅烘乾、研磨，過60目篩得111g改性澱粉；
(2) 將100g聚乙二醇600、45g甲醇和30g丁醇加入反應容器中，酸調節PH至4.5，於48℃下保溫至45min後，再用鹼調節PH至8.5，於75℃反應1.5小時後，加入150g二甲苯，90℃蒸餾脫水，直至不再有水分蒸出，停止反應，剩餘物即為混醚化聚乙二醇。
(3) 將40g改性澱粉、15g混醚化的聚乙二醇和400g去離子水加入反應容器中，於1800r/min下攪拌15分鐘，再加入8g殼聚糖、3g苯甲酸鈉、3g辛基酚聚氧乙烯醚和3g聚氧丙烯甘油醚，於800/min下攪拌20分鐘，最後加入5g甲基纖維素，於1100/min下攪拌20分鐘即可，測得所制壁紙膠的粘度為801Pa·S。
實施例3
(1) 將3000g水、100g澱粉和15gα-澱粉酶加入反應容器中，於75℃反應4小時，再加入30g γ-（甲基丙烯醯氧）丙基三甲氧基矽烷，繼續保溫反應0.5小時後後，停止反應，降溫至室溫，過濾，濾餅烘乾、研磨，過60目篩得115g改性澱粉；
(2) 將100g聚乙二醇400、50g甲醇和20g丁醇加入反應容器中，酸調節PH至5，於50℃下保溫至30min後，再用鹼調節PH至8，於70℃反應2小時後，加入150g二甲苯，90℃蒸餾脫水，直至不再有水分蒸出，停止反應，剩餘物即為混醚化聚乙二醇。
(3) 將50g改性澱粉、20g混醚化的聚乙二醇和300g去離子水加入反應容器中，於1600r/min下攪拌20分鐘，再加入12g殼聚糖、6g苯甲酸鈉、2g硬脂酸聚氧乙烯酯和1g聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚，於600/min下攪拌20分鐘，最後加入4g羧甲基纖維素鈉，於1200/min下攪拌20分鐘即可，測得所制壁紙膠的粘度為752Pa·S。
比較例1
(1) 將100g聚乙二醇400、40g甲醇和25g丁醇加入反應容器中，酸調節PH至4，於45℃下保溫至60min後，再用鹼調節PH至9，於80℃反應1小時後，加入150g二甲苯，90℃蒸餾脫水，直至不再有水分蒸出，停止反應，剩餘物即為混醚化聚乙二醇；
(2) 將45g澱粉、18g混醚化的聚乙二醇和350g去離子水加入反應容器中，於1500r/min下攪拌30分鐘，再加入10g殼聚糖、5g苯甲酸鈉、1g壬基酚聚氧乙烯醚和2g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，於700/min下攪拌20分鐘，最後加入3g羥丙基甲基纖維素，於1000/min下攪拌20分鐘即可，測得所制壁紙膠的粘度為532Pa·S。
通過對比實施例1和比較例1，可以得出，澱粉經改性後所製得的壁紙膠粘度更大，粘結性更好。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。