[发明专利]淀粉基纳米生物胶乳及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种淀粉基纳米生物胶乳及其制备方法，特别是用于造纸的淀粉基纳米生物胶乳。

背景技术

随着人们对纸张质量要求的日益提高，越来越多的造纸企业选择用涂布的方式提高纸张品质，作为纸张涂料的主要组分之一的胶乳对涂料与纸张的品质起着决定性作用，但是作为石油基产品的胶乳随着石油资源的日益短缺与人们环保意识的日益强烈，越来越多的造纸企业与造纸化学品企业开始研究可再生的环保型胶粘剂来替代现用以石油裂解产品丁二烯、苯乙烯为主要单体合成出的石油基胶乳。

目前大部分涂布纸企业选择用增加涂布淀粉用量的办法来降低胶乳比例，但当涂布淀粉用量增加到一定比例后会对纸张质量产生较大的负面影响，另外随着涂布纸生产中对涂料高固含与低粘度要求的不断提高，现在市场上普通的涂布淀粉并不能满足要求，许多生产胶粘剂的企业着手新型胶粘剂研究，并且重心主要集中在生物环保型产品上。

现在比较成熟的方法是对淀粉进行物理、化学、生物处理，来得到粘度低、粘度稳定性好、粘结力强的产品。物理方法有高温、高剪切强度处理淀粉，降低淀粉的分子量；化学方法是用酸、氧化剂等化学试剂处理淀粉后得到低粘度的淀粉，后用某些化学品与淀粉反应制得粘度低、粘度稳定性好、粘结力强的产品；生物方法是用生物酶来降低淀粉的粘度，之后辅助化学方法制得粘度低、粘度稳定性好、粘结力强的产品。现在市场上已经有高固含涂料所需的改性淀粉，但是当淀粉用量超过一定限度后会使纸张较脆、吸墨等印刷性能不能满足客户要求等诸多问题。

国内外有许多石油基合成胶乳替代品的前端研究，其主要是集中在淀粉与纤维素产品的改性上，包括在淀粉，纤维素上接枝的方法，但到目前为止市场上仍没有比较成熟石油基胶乳替代品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种淀粉基纳米生物胶乳，从而克服现有造纸领域应用的石油基丁苯胶乳存在的价格较贵、资源有限的缺陷。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种淀粉基纳米生物胶乳，其特征在于，含有以下重量配比的组分：

含水量为按重量计14％的淀粉或淀粉衍生物，10-22.2％增塑剂，0.17-2％润滑剂，0.17-15％淀粉改性剂，以上百分数均按绝干淀粉或淀粉衍生物的重量为基础计。

在本发明的实施例中，所述的淀粉基纳米生物胶乳还含有按绝干淀粉或淀粉衍生物的重量为基础计0.33-5％的交联剂。

其中，所述淀粉为木薯淀粉、糯米淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉和小麦淀粉中的一种或它们的组合。

所述淀粉衍生物是原淀粉、氧化淀粉、阳离子淀粉、磷酸酯淀粉、醋酸酯淀粉、羟乙基淀粉、双醛淀粉和乙酰化淀粉中的一种或它们的组合。

所述增塑剂为癸二酸二辛酯、聚乙二醇、乙二醇、乙醇、甘油三酯、柠檬酸三酯、聚乙烯醇和乙酸乙烯酯中的一种或它们的组合。

所述润滑剂为卵磷脂、磷脂、甘油一酸酯和硬脂酸钙中的一种或它们的组合。

所述交联剂为聚乙二醛、乙二醛、戊二醛、三磷酸、二乙烯基砜、三氯氧磷、甘油三酯和三偏磷酸钠中的一种或它们的组合。

所述淀粉改性剂是α-淀粉酶、盐酸、硫酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、柠檬酸、草酸、乳酸、马来酸、富马酸、浓度为10wt％的次氯酸钠水溶液、浓度为30wt％的双氧水和过硫酸钠中的一种或它们的组合。

所述淀粉基纳米生物胶乳的粒径为180-420nm，粒径分布为重均分子量与数均分子量的比值为1-2。

所述淀粉基纳米生物胶乳在按重量计50％的浓度，25℃的温度下的粘度为260至420cps。

所述淀粉基纳米生物胶乳的含水量为25-46wt％。

本发明的另一目的在于提供一种制备所述淀粉基纳米生物乳胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按所述配比，将淀粉或淀粉衍生物、增塑剂、润滑剂、水和淀粉改性剂搅拌混合，根据所需含水量加入适当的水，制成预混合料；

(2)将所得预混合料按一定加料速度加入挤出机内，加料完成后挤出造粒。

在本发明的实施例中，可在所述步骤(1)中加入交联剂。

在本发明的实施例中，在所述步骤(1)中加入淀粉或淀粉衍生物以及增塑剂，而在步骤(2)的加料过程中加入润滑剂、淀粉改性剂和交联剂。

其中，所述加料速度为0.1-30kg/h，优选0.2-20kg/h。

所述挤出机是双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机是啮合型或非啮合型，同向型和异向型。

所述挤出机的温度为40-400℃，所述挤出机的转速是30-800rpm。