一种稀土改性淀粉基速干胶黏剂
阅读说明：本技术 一种稀土改性淀粉基速干胶黏剂 (Rare earth modified starch-based quick-drying adhesive ) 是由 宋立军 王胜龙 林颖 吴银财 林凤龙 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种稀土改性淀粉基速干胶黏剂,由如下质量百分比的组分组成：食用级改性玉米淀粉30-38wt％,聚乙烯醇6-8wt％,环保型聚丙烯酸酯乳液18-25wt％,润湿分散剂BYK-180或BYK-290 0.2-0.3wt％,消泡剂BYK-028或BYK-093 0.2-0.4wt％,杀菌剂0.3-0.4wt％,稀土复合物1-2wt％,自来水32.3-39.7wt％。本发明与纯EVA乳液相比,干燥速度相当,粘结强度不下降,但刺激性味道更低,更环保,且成本更低。(The invention discloses a rare earth modified starch-based quick-drying adhesive which comprises the following components in percentage by mass: 30-38 wt% of edible modified corn starch, 6-8 wt% of polyvinyl alcohol, 18-25 wt% of environment-friendly polyacrylate emulsion, 0.3-0.4 wt% of wetting dispersant BYK-180 or BYK-2900.2, 0.3-0.4 wt% of defoaming agent BYK-028 or BYK-0930.2, 0.3-0.4 wt% of bactericide, 1-2 wt% of rare earth compound and 32.3-39.7 wt% of tap water. Compared with pure EVA emulsion, the invention has the advantages of equivalent drying speed, no reduction of bonding strength, lower pungent taste, more environmental protection and lower cost.)
技术领域
本发明属于水性胶黏剂材料技术领域，具体涉及一种稀土改性淀粉基速干胶黏剂。
背景技术
淀粉是一种来源广、可食用、可再生、可降解、便宜环保的生物质材料，已广泛用于胶黏剂行业。淀粉的分子链上带有大量的羟基官能团，这些强亲水的官能团之间会产生相互作用，形成大量氢键，具有一定的胶黏力和成膜性。但与此同时，与羟基和水形成的分子间作用力较强，水挥发较慢导致干燥速度慢，无法满足纸制品现代化流水线作业需求。故提高淀粉基胶黏剂的干燥速度成为行业亟待解决的关键问题。
CN 103265909 A公开了一种高固含快干型改性淀粉搭口胶，其通过添加纳米海泡石粉制备出高固含且流动性良好的淀粉胶，初粘率达到98％以上需要25s。
CN 109971391 A公开的技术方案利用环氧氯丙烷和脲醛树脂对玉米淀粉进一步改性，利用高岭土在碱溶液的作用下，促使其硅氧键和铝氧键的断裂，形成一系列处于低聚状态的硅氧四面体和铝氧四面体单元，这些低聚态四面体单元随着反应的进行，逐渐脱水重新聚合，从而形成网络状硅铝氧化合物-偏高岭土，同时向原料中添加碱性偏高岭土粉末，其含有硅氧键和铝氧键，在无水乙醇的作用下，将其与玉米淀粉中的基团发生交联反应，使得体系的粘性增强，进一步提高快干胶的粘接强度，但固化时间仍然不够理想。
CN 106947410 A公开了一种用于瓦楞纸板生产线低温快干型淀粉胶黏剂及其制备方法，该胶黏剂包括如下质量份数的原料：玉米淀粉100份，水400份，次溴酸钠3～3.5份，海藻酸钠凝胶6～8份，硫酸镍溶液0.3～0.5份，氢氧化钠溶液6～8份，磷酸三丁酯1.1～1.3份，催干剂3～5份。该胶黏剂固化时间最短需要在5分钟。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种稀土改性淀粉基速干胶黏剂。
本发明的技术方案如下：
一种稀土改性淀粉基速干胶黏剂，由如下质量百分比的组分组成：食用级改性玉米淀粉30-38wt％，聚乙烯醇6-8wt％，环保型聚丙烯酸酯乳液18-25wt％，润湿分散剂BYK-180或BYK-2900.2-0.3wt％，消泡剂BYK-028或BYK-0930.2-0.4wt％，杀菌剂0.3-0.4wt％，稀土复合物1-2wt％，自来水32.3-39.7wt％；
上述食用级改性玉米淀粉为经氢氧化钠糊化和经次氯酸钠氧化处理的粘度为100-600cp的改性玉米淀粉；上述环保型聚丙烯酸酯乳液的固含量为50-55wt％，粘度为8000-10000cp，玻璃化温度为9-11℃；上述稀土复合物含有铈和镧，并由酒石酸铈、碳酸镧铈、肉桂酸铈、氟化铈、氧化铈、氯化镧和氟化镧中的至少之二组成。
在本发明的一个优选实施方案中，所述稀土复合物由酒石酸铈、碳酸镧铈和氟化铈组成。
进一步优选的，所述酒石酸铈、碳酸镧铈和氟化铈在所述稀土复合物中的含量依次为15wt％、45wt％和40wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述稀土复合物由氯化镧和肉桂酸铈组成。
进一步优选的，所述氯化镧和肉桂酸铈在所述稀土复合物中的含量依次为65wt％和35wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述稀土复合物由氧化铈、氟化镧、肉桂酸铈和酒石酸铈组成。
进一步优选的，所述氧化铈、氟化镧、肉桂酸铈和酒石酸铈在所述稀土复合物中的含量依次为20wt％、40wt％、20wt％和20wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述聚乙烯醇的型号包括1788、1799、2488、2499、2688和2699。
进一步优选的，所述聚乙烯醇的型号为2499或2699。
在本发明的一个优选实施方案中，所述杀菌剂为低毒异噻唑啉酮。
本发明的有益效果是：
1、本发明与纯EVA乳液相比，干燥速度相当，粘结强度不下降，但刺激性味道更低，更环保，且成本更低。
2、本发明选用自来水、食用级改性玉米淀粉、聚乙烯醇和少量的聚丙烯酸酯乳液作为主成分，其它成份作为功能助剂，其中稀土复合物主要起到加速干燥的目的；具有如下功能：(1)该稀土复合物是一种由有机无机稀土化合物构成，有机稀土化合物的加入改善无机稀土化合物在有机高分子中的分散均匀性，提升稀土催干效果；(2)稀土元素外层空轨道易与水、淀粉、聚乙烯醇和聚丙烯酸酯中氧元素形成配位，可对改性玉米淀粉与聚乙烯醇、聚丙烯酸酯起桥接作用，提高快速成膜效率和初粘率，此外，稀土元素也会与纸张纤维中羟基发生配位作用，提高胶黏剂初粘率；(3)稀土元素与水的配位数可达8～12，当胶黏剂施胶后，相同条件下，含稀土元素的粘合剂无需挥发大量的水来实现快速粘结，可缩短初粘率的时间；通过稀土元素的多重作用，可实现涂胶11s，纸张初粘率达98％以上，大大缩短干燥时间，粘结效率更高。
3、本发明中的聚丙烯酸酯乳液由丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等单体共聚合而成，主要提高食用级改性玉米淀粉的固含量和存储稳定性。
4、本发明中的消泡剂对胶液起到消泡，改善产品外观。
5、本发明中的润湿分散剂能够对纸张等基材起到润湿作用。
6、本发明中的杀菌剂为低毒异噻唑啉酮，起到防止淀粉胶存储过程发生霉变而导致品质下降的作用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
下述实施例和对比例中的聚丙烯酸酯乳液为市售韩华RW-116环保型丙烯酸酯乳液，由丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等单体共聚合而成，其固含量为50％，粘度为8000～10000cp，玻璃化温度为10℃。
实施例1
(1)食用级改性玉米淀粉的制备：将自来水和玉米淀粉倒入搪瓷反应釜中，加热至温度50℃，用10％氢氧化钠溶液调pH为10，糊化时间20min；然后，加入为淀粉量10％次氯酸钠液体，氧化时间1h，并保证pH值9，获得粘度为600cp的溶液；反应完成后冷却、出料、干燥。
(2)聚乙烯醇溶液制备：将自来水和聚乙烯醇2499倒入搪瓷反应釜中，加热至90℃，保温搅拌2h，冷却出料。
(3)将步骤(1)中的食用级改性玉米淀粉加入至步骤(2)所得的聚乙烯醇溶液中，边搅拌，边加热至50℃，搅拌至粘度达到要求；
(4)按质量比，将聚丙烯酸酯乳液加入步骤(3)所得的物料中，于800r/min的转速搅拌10min；加入消泡剂、杀菌剂和分散剂，继续同速搅拌10min；最后，加入由15wt％酒石酸铈、45wt％碳酸镧铈和40wt％氟化铈组成的稀土复合物，于1000r/min的转速搅拌10min，冷却，出料，包装。
下表1为本实施例制得的稀土改性淀粉基速干胶黏剂的成分配比：
表1各成分配比
序号
名称
质量百分比/％
1
食用级改性玉米淀粉
33
2
聚乙烯醇2499
8
3
聚丙烯酸酯乳液
25
4
分散剂BYK-290
0.2
5
消泡剂BYK-028
0.2
6
低毒异噻唑啉酮
0.3
7
稀土复合物
1
8
自来水
32.3
本实施例制得的稀土改性淀粉基速干胶黏剂对牛皮纸粘结力优异，下表2为本实施例与纯聚醋酸乙烯酯乳液(VAE)效果对比。
表2对牛皮纸粘结效果对比结果
填料类型
温度/℃
湿度/％
初粘率98％/秒
本发明
25
75
16
纯VAE乳液
25
75
14
本实施例制得的稀土改性淀粉基速干胶黏剂对塑料制品的粘结力与纯聚醋酸乙烯酯乳液(VAE)效果对比如下表3所示：
表3对塑料制品粘结效果对比结果
填料类型
温度/℃
湿度/％
初粘率98％/秒
本发明
25
75
26
纯VAE乳液
25
75
27
实施例2
(1)食用级改性玉米淀粉的制备：将自来水和玉米淀粉倒入搪瓷反应釜中，加热至温度60℃，用10％氢氧化钠溶液调pH为11，糊化时间20min；然后，加入为淀粉量20％次氯酸钠液体，氧化时间2h，并保证pH值9.5，获得粘度为400cp的溶液；反应完成后冷却、出料、干燥。
(2)聚乙烯醇溶液制备：将自来水和聚乙烯醇2499倒入搪瓷反应釜中，加热至93℃，保温搅拌1.5h，冷却出料。
(3)将步骤(1)中的食用级改性玉米淀粉加入至步骤(2)所得的聚乙烯醇溶液中，边搅拌，边加热至70℃，搅拌至粘度达到要求；
(4)按质量比，将聚丙烯酸酯乳液加入步骤(3)所得的物料中，于800r/min的转速搅拌20min；加入消泡剂、杀菌剂和分散剂，继续同速搅拌20min；最后，加入由65wt％氯化镧和35wt％肉桂酸铈组成的稀土复合物，于1000r/min的转速搅拌20min，冷却，出料，包装。
下表4为本实施例制得的稀土改性淀粉基速干胶黏剂的成分配比：
表4各成分配比
序号
名称
质量百分比/％
1
食用级改性玉米淀粉
30
2
聚乙烯醇2499
7
3
聚丙烯酸酯乳液
21
4
分散剂BYK-290
0.2
5
消泡剂BYK-028
0.3
6
低毒异噻唑啉酮
0.3
7
稀土复合物
1.5
8
自来水
39.7
本实施例制得的稀土改性淀粉基速干胶黏剂对牛皮纸粘结力优异，下表5为本实施例与纯聚醋酸乙烯酯乳液(VAE)效果对比。
表5对牛皮纸粘结效果对比结果
填料类型
温度/℃
湿度/％
初粘率98％/秒
本实施例
20
90
14
纯VAE乳液
20
90
15
本实施例制得的稀土改性淀粉基速干胶黏剂对塑料制品的粘结力与纯聚醋酸乙烯酯乳液(VAE)效果对比如下表6所示：
表6对塑料制品粘结效果对比结果
填料类型
温度/℃
湿度/％
初粘率98％/秒
本实施例
20
90
28
纯VAE乳液
20
90
29
实施例3
(1)食用级改性玉米淀粉的制备：将自来水和玉米淀粉倒入搪瓷反应釜中，加热至温度70℃，用10％氢氧化钠溶液调pH为12，糊化时间40min；然后，加入为淀粉量25％次氯酸钠液体，氧化时间3h，并保证pH值10，获得粘度为400cp的溶液；反应完成后冷却、出料、干燥。
(2)聚乙烯醇溶液制备：将自来水和聚乙烯醇2499倒入搪瓷反应釜中，加热至95℃，保温搅拌1h，冷却出料。
(3)将步骤(1)中的食用级改性玉米淀粉加入至步骤(2)所得的聚乙烯醇溶液中，边搅拌，边加热至70℃，搅拌至粘度达到要求；
(4)按质量比，将聚丙烯酸酯乳液加入步骤(3)所得的物料中，于800r/min的转速搅拌30min；加入消泡剂、杀菌剂和分散剂，继续同速搅拌20min；最后，加入由20wt％氧化铈、40wt％氟化镧、20wt％肉桂酸铈和20wt％酒石酸铈组成的稀土复合物，于1000r/min的转速搅拌30min，冷却，出料，包装。
下表7为本实施例制得的稀土改性淀粉基速干胶黏剂的成分配比：
表7各成分配比
序号
名称
质量百分比/％
1
食用级改性玉米淀粉
38
2
聚乙烯醇2499
6
3
聚丙烯酸酯乳液
18
4
分散剂BYK-290
0.3
5
消泡剂BYK-028
0.4
6
低毒异噻唑啉酮
0.4
7
稀土复合物
2
8
自来水
34.9
本实施例制得的稀土改性淀粉基速干胶黏剂对牛皮纸粘结力优异，下表8为本实施例与纯聚醋酸乙烯酯乳液(VAE)效果对比。
表8对牛皮纸粘结效果对比结果
填料类型
温度/℃
湿度/％
初粘率98％/秒
本实施例
23
85
25
纯VAE乳液
23
85
26
本实施例制得的稀土改性淀粉基速干胶黏剂对塑料制品的粘结力与纯聚醋酸乙烯酯乳液(VAE)效果对比如下表9所示：
表9对塑料制品粘结效果对比结果
填料类型
温度/℃
湿度/％
初粘率98％/秒
本实施例
20
90
28
纯VAE乳液
20
90
29
对比例1
(1)食用级改性玉米淀粉的制备：将自来水和玉米淀粉倒入搪瓷反应釜中，加热至温度60℃，用10％氢氧化钠溶液调pH为11，糊化时间10min；然后，加入为淀粉量20％次氯酸钠液体，氧化时间2h，并保证pH值9.5，获得粘度为400cp的溶液；反应完成后冷却、出料、干燥。
(2)聚乙烯醇溶液制备：将自来水和聚乙烯醇2499倒入搪瓷反应釜中，加热至93℃，保温搅拌1.5h，冷却出料。
(3)将步骤(1)中的食用级改性玉米淀粉加入至步骤(2)所得的聚乙烯醇溶液中，边搅拌，边加热至70℃，搅拌至粘度达到要求；
(4)按质量比，将聚丙烯酸酯乳液加入步骤(3)所得的物料中，于800r/min的转速搅拌20min；加入消泡剂、杀菌剂和分散剂，继续同速搅拌20min，冷却，出料，包装。
下表10为本对比例制得的产品的成分配比：
表10各成分配比
本对比例制得的产品对牛皮纸的粘结力与实施例2制得的稀土改性淀粉基速干胶黏剂的效果对比如下表11所示。
表11对牛皮纸粘结效果对比结果
填料类型
温度/℃
湿度/％
初粘率98％/秒
添加稀土复合物
23
85
11
无添加稀土复合物
23
85
40
本对比例制得的产品对塑料制品的粘结力与实施例2制得的稀土改性淀粉基速干胶黏剂的效果对比如下表12所示：
表12对塑料制品粘结效果对比结果
填料类型
温度/℃
湿度/％
初粘率98％/秒
添加稀土复合物
23
85
25
无添加稀土复合物
23
85
62
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
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