以氧化淀粉为主要原料生产瓦楞纸黏合剂

赵立文,韦传宝

（1.皖西学院化学与生命科学系,安徽六安237012;2.六安仿生传感与检测技术省级实验室,安徽六安 237012）

以氧化淀粉为主要原料生产瓦楞纸黏合剂

赵立文1,韦传宝2

（1.皖西学院化学与生命科学系,安徽六安237012;2.六安仿生传感与检测技术省级实验室,安徽六安 237012）

采用硫代硫酸钠法制备氧化淀粉胶,以氧化淀粉胶为主要原料加黄原胶和硫酸铝钾制备用于瓦楞纸生产的氧化淀粉黏合剂。通过正交试验确定氧化淀粉胶、黄原胶和硫酸铝钾3种原料的配比为95.25%、4%和0.75%较合适。该配方的成本低且能够满足瓦楞纸生产的需要。

氧化淀粉;黏合剂;瓦楞纸

瓦楞纸广泛用于产品包装,近几年来,瓦楞纸产量持续增加,预计今后几年将有更大的发展。用瓦楞纸生产的箱子多数是一次性的,因此瓦楞纸的售价比较低,使用昂贵的黏合剂不但导致成本增加,而且在销毁或者再生瓦楞纸过程中也会产生困难和污染。

早先生产瓦楞纸箱多用水玻璃做黏合剂。水玻璃碱性大、易吸潮,纸箱易于变形,甚至会腐蚀商品[1-2]。自20世纪80年代起,外贸部门已禁用以水玻璃做黏合剂生产的瓦楞纸箱,现在外贸所用瓦楞纸箱大多采用玉米淀粉做黏合剂[3-4]。

玉米淀粉是一种天然高分子碳水化合物,常用来生产工业黏合剂,应用广泛。但黏度不稳定,黏结力差、干燥速度慢、溶解性差是其缺点[5-6]。本研究将玉米淀粉改性,用氧化淀粉作为黏合剂的主要成分,添加其他辅助原料,研究不同成分配比对黏合剂性能的影响,期望能找到一种成本低、粘合力强的黏合剂配方与生产工艺。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

玉米淀粉,H2O2,FeSO4·7H2O,NaOH,硼砂, Na2S2O3,黄原胶,明胶,羧甲基纤维素钠。电动式搅拌器,干燥箱,TM-2型物性仪,天平,电热恒温水浴锅。

1.2 氧化淀粉的制备

采用王宇婷等的硫代硫酸钠法[7],玉米淀粉的量确定后（100 g）,影响氧化淀粉生产的主要因素有: NaOH的用量、H2O2的用量、反应温度、反应时间等。以此设计正交实验L9（34）,以黏结力为指标,确定最佳的工艺条件。

1.3 氧化淀粉黏合剂的制备方法

将步骤2.2制成的氧化淀粉在搅拌条件下用10%的NaOH滴定至微糊化,然后加入硼砂对氧化淀粉进行交联化,达到微交联化程度,制成氧化淀粉黏合剂。

1.4 氧化淀粉黏合剂的制备

将氧化淀粉的最低量确定在80%,利用正交试验确定氧化淀粉、黄原胶和硫酸铝钾3种原料的不同配比,以黏结力为指标,确定最佳的配方。

1.5 黏结力的测定

取2g黏合剂加入到20m L水中,90℃水浴加热使其糊化,溶液变透明后取少量均匀地涂在4cm2的小木块上,并黏结于一长木条上,50℃的烘箱中烘大约10h,取出后用TM-2型物性仪测黏结力的大小。

2 结果分析

2.1 氧化淀粉的制备

NaOH的用量、H2O2的用量、反应温度和反应时间对氧化淀粉生产的影响见表1。

从表1可以看到,影响氧化淀粉黏结力的因素主次依次为:30%H2O2用量 ＞时间＞温度＞10% NaOH用量。最优的组合是A 4、B2、C2、D2,亦即100 g淀粉加16m L 30%H2O2、180mL 10%NaOH在45℃反应20min。搅拌糊化20m in,加26m L水将之稀释,搅拌10m in,加6%硫代硫酸钠溶液2m L混匀即获得氧化淀粉。

表1 各因素对氧化淀粉黏结力的影响

2.2 黏合剂的配方

随着黄原胶加入量的增加,黏结力也随之增大,但继续增加则黏度呈下降趋势,黄原胶的加入量以4.0%为好。随着硫酸铝钾加入量的增加,胶的黏结力也随之增大,当加入量为0.75%时,黏结力达到了最大值。通过综合测定,黏合剂的配方确定为:氧化淀粉胶95.25%,黄原胶4%,硫酸铝钾固体0.75%较合适。其黏结力为79.23 N/cm2,达到生产瓦楞纸的要求。

2.3 分析

氧化淀粉在未加硫代硫酸钠前虽然为半透明、流动性好的胶,但放置一段时间后会变稀,6%硫代硫酸钠溶液能够阻止氧化淀粉胶变稀。用硫代硫酸钠法生产的氧化淀粉胶黏着力比普通糨糊好,黏合强度比使用水玻璃的好,且流动性好,质量稳定,使用中表面不结皮,不起泡,可以连续使用。裱糊的纸箱不跑波、水分低、干燥快、纸箱挺力好、机械强度高、干燥后不易吸湿、无固化现象、保存期长,同时该产品的制备工艺要求不高、操作简便易控制、生产周期短、不产生异味,且不需加热设备,节省了大量能源。

黄原胶的加入量大虽然黏度增大,但成本相应增加,硫酸铝钾加入量增加增大了胶的交联度,但交联度太大会使胶的流动性减小,反而降低黏度。

3 结论

本研究用氧化淀粉为主要原料生产瓦楞纸黏合剂,以替代对环境有污染的传统水玻璃切实可行。实验结果表明,这种材料的抗水性、模数、强度、玻璃转换温度和温度稳定性方面都比较高。粘合剂粘结性强,流动性好,具有耐寒和耐热性能,且粘合剂无毒、无异味,是水玻璃的优良代替品。

[1]陈恕华.改性氧化淀粉黏合剂的制备[J].江苏化工,1992, （3）:21-22.

[2]薛允连.改性淀粉黏合剂的制作[J].化学与黏合,1992, （3）:183-183.

[3]仝其根,闫海霞.次氯酸钠固体淀粉黏合剂的研制[J].中国粮油学报,2008,23（4）:107-110.

[4]许剑秋.次氯酸盐氧化淀粉的生产[J].粮食与饲料工业, 1998,（10）:47-49.

[5]陈明功,张学才.氧化玉米淀粉黏合剂贮存期的研究[J].淮南工学院学报,1999,19（2）:40-44.

[6]薛永连.改性淀粉黏合剂的制作[J].化学与黏合,1992, （3）:183-183.

[7]王宇婷,任蓓蕾,崔凤霞.改性淀粉黏合剂制作方法的研究[J].河南教育学院学报（自然科学版）,2002,11（1）:19-20.

The Study on Oxidated Starch Adhesive Formula for Manufacturing Corrugated Paper

ZHAO Li-wen1,WEI Chuan-bao2

（1.Department of Chemistry and Life Science,West Anhui University,Lu’an237012,China;2.L u’an Bionical Sensor and Testing Technique Laboratory,Lu’an237012,China）

Oxidated starch glue was made by sodium hyposulfit method.Taking oxidated starch glue as main material,xanthogen glue and aluminium potassium sulfate were added to produce adhesive for corrugated paper manufacturing.The rate of oxidated starch glue,xanthogen glue and aluminium potassium sulfate was determined by direct-cross method.The results indicate that the suitable formula for adhesive is 95.25% oxidated starch glue,4% xanthogen glue and 0.75%aluminium potassium sulfate.This formula has low cost and the adhesive meets the demand for corrugated paper manufacturing.

adhesive;oxidated starch;corrugated paper

Q636.12

A

1009-9735（2010）02-0093-02

2009-12-16

安徽省教育厅自然科学基金资助（KJ2008B010）。

赵立文（1971-）,男,安徽六安市人,讲师,在读博士,研究方向:分析化学。