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一种新型包装粘合剂——高压聚合淀粉胶的研制

发布:多吉利        来源:www.duojili.cn  

一种新型包装粘合剂——高压聚合淀粉胶的研制

[摘要] 介绍一种新型包装粘合剂:高压聚合淀粉胶。它是 淀粉作为原料,通过淀粉变性.再经高温、高压蒸煮而制得。这种粘合剂性能和传统的化学卷烟胶相同.但价格低.在燃烧时对人体产生的毒副作用较小.所以是化学卷烟胶理想的替代产品。

关键词:粘合剂;变性淀粉;卷烟胶

1 引言

在众多的包装粘合剂中,卷烟胶占有相当比例,卷烟胶是用于烟纸之间以及烟纸与过滤嘴之问的粘接.它的特点是初粘性好、流动性高、干性平稳、干操快、不易结皮、具有一定的粘接力,且纸的背面没有胶渗痕迹。传统的卷烟胶主要成分是由聚醋酸乙烯和其它合成树脂配制而成的水基胶。这种胶因为是化学合成物,在燃烧时会产生对人体有害的物质.并且价格较贵.随着淀粉科学的发展,人们希望用廉价的淀粉作为原料,通过淀粉变性制作卷烟胶.这种淀粉胶燃烧时对人体产生的毒副作用较低,且价格低廉.有“绿色烟胶”的美誉。在一些先进国家的卷烟厂,8o年代初,已经开始使用变性淀粉制成的卷烟胶,而我胃因为变性淀粉的研制和生产尚在开始阶段.所以刚刚开始研制这种产品,下面介绍的高压聚合淀粉胶是卷烟胶的替代产品,它不仅为淀粉的探加工和应用带来广阔的前景。还能为卷烟厂提供价廉物美的卷烟辅料.

2 高压聚合淀粉胶的制作方法

2.1 原料要求

含支链淀粉≥70%的天然淀粉-如蜡质玉米淀粉、术薯淀粉等。

2.2 制作过程

(1) 由上述天然淀粉制得以下两种变性淀粉

a.交联淀粉;交联剂用醋酸酐和已二酸,低度交联。

b.羟丙基淀粉:先用盐酸或硫酸处理淀粉,使淀粉降解,进一步用环氧丙烷改性。

(2> 用上述两种变性淀粉加水、加过硼酸钠高温高压蒸煮.

(3) 蒸煮后闲蒸去水,使溶液得到一定浓度,再加防腐剂即为成品。

2.3 配料蕊控制过程

(1) 交联淀粉

40%淀粉加60%水,再加入0.1%淀粉重量的已二酸和3.2%淀粉重量的醋酸酐,最合后调整至phl0.加热至50~52℃.维持80分钟.结束调整至pH4。

(2> 羟丙基淀粉 

第一步 44%淀粉加56%水.再加6%淀粉重量的盐酸.混合后加热至50~52℃.维持2小时-控制流度为75。

第二步,先在第一步反应物中加入适量的NaOH调整至phl0.然后降温至20~22℃,加入l1%淀粉重量的环氧丙烷和0.074%淀粉重量的过硼酸钠。在此温度下维持2.5小时.反应结束调整至pH4。

(3) 上述交联淀粉和羟丙基淀粉匣应后的溶液混合(注意 交联淀粉和羟丙基淀粉按淀粉重量1:1配合).再加入0.5%淀粉总重量的过硼酸钠,在反应釜中直接通蒸汽加热至160℃.表压至0.63MPa.在此温度和压力下维持5分钟.立即闪蒸排除过量水分.使液料含固量至40%.冷却加0.5%氯烃防腐剂,即得最终产品。

3 反应原理及性能分析

3.1 原料

要求含支链淀粉大于70%.主要是因为支链淀粉在热水中加压糊化后凝沉性弱,用支链淀粉制得的变性淀粉糊化后具有同样性能。

3.2 变联淀粉

淀粉中含有多个羟基.在每个葡萄糖剩基中有两个仲羟基以及一个伯羟基.这些羟基具有醇羟基的化学反应性能,可以与许多化合物反应 交联反应主要强化了淀粉颗粒中的氢键,交联化学键作用象分子间的桥梁。

由于交联使氧键桥增强,在水中加热时,淀粉中的桥键在水中受热时不破裂,所以糊化后结构变得有粘着力和弹性.流动性特别好,并且低交联的淀粉糊化后在剪切速率下粘度具有较高的稳定性。

3.3 羟丙基注粉

在制作羟丙基淀粉前,淀粉应先用酸处理,这是因为淀粉经过酸变性,能使淀粉分子量降低,在水中加热时,颗粒裂成碎片,不膨胀,糊化温度提高.防止在碱性条件下羟丙基化时淀粉糊化,以保护淀粉颗粒。

羟丙基淀粉的糊化特性:由于羟丙基的取代作用会阻止糊化浆料玲却时产生凝沉,结果形成一种较易流动的浆渡,并且浆液的透明度得到改善,羟丙基淀粉糊化后能得到透明度高、流动性好、凝沉性弱、稳定性高的糊 另外围为羟丙基的亲水性能,在糊化冷却后,仍能保持肢体结构,无水分析出.糊的成膜性、柔韧性、平滑性、耐折性都好。

3.4 糊化

交联淀粉和羟丙基淀粉按一定比蜘配合,在高温、高压下蒸煮产生糊化,改变比例可以制得不同性质的糊。糊化过程中发生的化学反应很复杂,主要为水解反应、复合反应和葡萄糖基转移反应。前者是淀粉水解成小分子,后二者是分子之间更重新聚合生成较大的支链分子,也称为重聚合反应。因为羟丙基淀粉和交联淀粉中的氢键桥被强化,所以在高温、高压下会终合形成网络结构,这种结构的糊,在冷却后水分不易析出,糊的成膜性好、流动性好、凝沉性弱。

4 结束语

通过以上介绍的制作方法和配料比倒,已经成功地制得了高压聚合淀粉胶,通过在卷烟厂试用,车速可达4000支/min,性能完全满足使用要求。这种产品粘度在22.5℃时为9600 CPS,固体份含量为40%,胶的初粘性好.粘合力强、流动性好、粘合快、干燥快,外观为乳白色稠厚液体。

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