全 文 ：C HI NA A E D HS WE S Vo l
.
7吻 .1、
工业回收的蘑芋淀粉基胶粘剂的研制 `
张晓萍 兰伟 胡友慧
(西安交通大学高分子材料系 ,西安 71 X( 科 9 )
【摘要】 以次氯酸钠作氧化剂 ,将工业回收的蘑芋淀粉经催化氧化 、 糊化 、 交联处理 ,制备粘结性能优 良 ,储
存性能稳定 ,价格低廉的淀粉胶粘剂 。
关健词 :氧化淀粉 胶粘剂 蘑芋淀粉
叭咖州
(水)
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用玉米等各种淀粉为原料制备的胶粘剂具有一
定的耐水性 ,粘结力 强 , 挺度和弹力大 , 生产工艺简
单 ,原料来源丰富等优点 , 因此 , 日益受到人们的重
视 。 但是 ,现在淀粉胶尚难以推广 ,原因很多 , 如 : 淀
粉胶初粘力低 , 干燥速度慢 ,储存性能差 , 价格偏高 。
为节省粮食 ,并进一步降低淀粉的成本 , 本文利
用工业上提取聚甘露糖后 的废弃蘑芋淀粉为原料 ,
通过探讨催化氧化 , 糊化 ,交联等反应条件对回收淀
粉胶粘剂性能的影响 , 获得了最适配方和最佳反应
条件 。 该胶粘剂综合性能优 良 ,尤其是价格低廉 。
1 实验部分
1
.
1 淀粉胶粘剂的制备
将经过预处理的 回收蘑芋淀粉与水加人三颈瓶
中 ,搅拌 , 使其充分溶胀 , 加人催化剂和氧化剂 , 在恒
定温度下反应 ,然后加人氢氧化钠溶液糊化 ,再加人
硫代硫酸钠终止氧化 ,最后加人少量硼砂进行交联 。
1
.
2 胶粘剂性能的测试川
1)
. 粘度测定 涂 4 杯法
2 )
. 稳定度测定 初始粘度 除 以 24 小时后
粘度
3)
. 初粘力测定 取正方形瓦楞纸 板一块 ,
分成大小均匀的小方格 , 将胶液均匀地涂刷 在纸板
上 ,然后与同一类型纸板粘合 , 并加压 1一 10 伙 。 10
分钟后检查其粘结情况 , 凡未 出现 毛绒 的地方为 未
粘结 。 计算粘结百分率
4 )
. 储存性能 观察胶液稳定放置的天数 。
2 结果与讨论
2
.
1 溶胀过程
在进行反应前 , 首先将淀粉溶胀 。 溶胀是 为了
使水分子渗透到淀粉颗粒内部 ,使淀粉颗粒体积膨
胀 ,结构疏松 〔“ 〕 , 以利于与氧化剂进行反应 ;但是 , 溶
胀时间不能太长否则会使氧化深度难 以控制 ,影 响
胶粘剂 质量 。 溶胀 时间对 胶粘剂性 能的影 响见 图
1
。
落 服时侧 (分 )
图 1 溶胀时间对胶粘剂性能的影响
2
.
2 氧化过程
淀粉氧化常用氧化剂有高锰酸钾 、 双氧水 、次氯
酸钠 。 综合考虑各种氧化剂的反应条件 ,胶液性能
及价格 因素 ,本文选用次氯酸钠为氧化剂图 。
淀粉的结构单元为葡萄糖 , 通过氧化降解 ,可 以
改变淀粉的结构 ,对其进行改性 。 l) 次氯酸钠分解
放出氧 ,将淀粉中的经基氧 化而成梭基 、 醛基 和碳
基 ,可以提高胶液与纸纤维的粘结性 。 2 )同时 , 伴随
着分子链的断裂 , 使淀粉降解 , 可增加 淀粉 的溶 解
性 、流动性和抗凝冻性 。
. 19 96
.
12
.
16 收到
DOI : 10. 13416 /j . ca. 1998. 01. 010
第 7卷第 1期 中 国 胶 粘 剂
与粘合剂性能的关系见图 4。
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在氧化淀粉的制备过程 中 , 氧化剂用量 , 氧化反
应时间 , 体系 p H 值 , 还原剂用量都是生产控制 的重
要参数 。 氧化 时间对胶粘剂性 能的影响如图 2 , 氧
化剂用量对胶粘剂性能的影响见 图 3 。
体系 p H值对产品性能 的影 响也较大 。 据资料
报导 [’] : 当体系在酸性条件时 , 经基氧化主要生成拨
基 ;体系为中性时 , 氧化产物主要是醛基 ;体系为碱
性时 , 主要氧化生成竣基 。 因为只有狡基才可以与
纸张纤维作用 ,保证胶液的粘结性 , 因此 ,我们控制
p H 在 9 一 1 1 之间 。
当氧化降解到一定程度时 , 加人适量的还原剂
以终止氧化反应 ,有助于控制氧化深度 ,还原剂用量
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图 3 氧化剂用量对胶粘剂性能的影响
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图 4 还原剂用量对胶粘剂性能的影响
2
.
3 糊化过程
分散于水 中的淀粉 , 在碱性条件下可 以发生糊
化 。 首先 ,氢氧化钠与淀粉中的经基反应 , 生成可溶
性钠盐 ,即与水形成一透明半透明的有粘 性的淀粉
糊 ; 同时 ,加氢氧化钠 , 破坏了淀粉分子内及分子间
氢键 ,碱的溶解放出大量热 , 加快了淀粉体积膨胀 ,
分子发生破坏而糊化 。 糊化一方面使分子链舒张 ,
官能团裸露 , 有利于氧化进行 ;另一方面 , 生成的纳
盐增加了淀粉与水的溶解性 , 使胶液性能稳定 。 糊
化剂用量 ,糊化时 间对胶粘剂性能 的影响分别见 图
5
、 图 6 。
图 5 糊化剂用量对胶粘剂性能的影响
训七时间 (分 )
图 6 糊化时间对胶粘剂性能的影响
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.
7吻 .1
2
.
4交联过程
该淀粉胶粘剂采用硼砂作为防腐耐菌及交联增
粘剂 ,硼砂在水中反应为阁 :
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以硼氧形成的中心离子 , 能与糊化 的淀粉分子
中的经基 、 毅基络合而形成网络结构 的多核配位化
合物 ,使胶粘剂更多地 围在带有梭基的纸张表面 ,或
与纤维极性竣基部分通过 配位键连接起来 , 增加粘
结力 。 硼砂用量对胶粘剂性能的影响见图 7 。
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图 7 交联剂用量对胶粘剂性能的影响
由图 7可见 , 随着硼砂用量增加 ,体系稳定性降
低 。 为了改善体系稳定性 、 , 增加胶粘剂的储存天数 ,
我们在胶液中加人了助剂 CM C 。 CM C 的线性分子
链极性诱导而与充分溶胀糊化的淀粉分子相交织穿
插 ,形成网络结构 , CM C 还可以与淀粉中的经基 , 梭
基形成氢键 ,提高淀粉胶粘剂的稳定性 。 稳定剂对
胶粘剂性能的影响见图 8 。
经核算 , 生产每吨回收淀粉胶粘剂原料成本仅为一
百元 ,约为同类产 品的四分之一 ,很有竞争力 。
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图 8 稳定剂与胶粘剂性能的关系
2
.
5 成本核算
回收蘑芋淀粉单价仅为玉米淀粉的三分之一 。
3 结论
( l) 提取聚甘露糖后 的回收蘑 芋淀粉用于制备
胶粘剂 ,大大地降低了胶粘剂的成本 。
( 2 )影响胶粘剂性能的主要 因素有氧化剂用量 、
氧化时间 、 还原剂用量 、体系 pH 值 、糊化剂用量 、 以
及交联剂用量 。
(3) 制备胶粘剂时 ,加人粘度稳定剂 ,使胶粘剂
性能基本保持不变 ,增加了胶液的储存期 。
( 4 )所研制的淀粉胶粘剂性能优 良 , 粘度较低 ,
透朋性高 ,流动性适中 ,粘度稳定 ,初粘时间短 ,粘结
力高 。
参考文献
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