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无硼载体淀粉胶粘剂的研究
2012-06-11 19:36:19   作者:   来源:   评论:0 点击:

  随着包装工业的发展,现代商品包装材料的4大支柱--纸、塑料、金属、玻璃的用量及对其研发都有了长足的增加,其中以纸制品的产量增长最快,所占比例也最大。纸制品中瓦楞纸板以其优良的保护和防震功能,低廉的价格,在商品包装中得到广泛的应用。淀粉胶粘剂作为瓦楞纸板生产主要辅助材料之一,日益受到人们的重视。但是目前生产的淀粉胶粘剂都是用硼砂作交联剂,硼砂有毒,对人体危害很大。因此,20世纪90年代初国外曾有研究人员提出要研究无硼淀粉胶粘剂,但研究成果未见报道。基于此,本文研究了无硼砂载体淀粉胶粘剂。
  
  1实验及结果分析
  
  1.1载体淀粉胶粘剂的制备工艺
  
  1)载体胶:1OOmL水在搅拌下加15g淀粉,1Omin后将碱液(50mL水在搅拌下加6.89氢氧化钠冷却至室温),缓慢加入淀粉液中成糊化淀粉胶,放置20min后待用。
  
  2)主体淀粉液:在搅拌状态下往300mL水中加入2g硼砂,85g淀粉,继续搅拌待用。
  
  3)在搅拌下将载体胶加入主体淀粉液,搅拌20min,即得载体淀粉胶粘剂。
  
  1.2硼砂用量对载体淀粉胶粘剂性能的影响
  
  按照载体淀粉胶粘剂的制备工艺,在"1.1章节2)"中分别入不同量的硼砂制备淀粉胶粘剂,检测其粘度和初粘度,结果见图1。
  
  从图1可知,随着硼砂用量的增加,淀粉胶粘剂的粘度和初粘度逐渐增大,这是因为硼砂与淀粉分子形成配位键,使得淀粉分子相互连接,从而增加了淀粉胶粘剂的粘度和内聚力,增加了胶粘剂的初粘度。但硼砂用量超过2.0g时,由于粘度的增大,使得淀粉胶粘剂对纸的浸润不好,粘合不牢,故初粘度下降。实验结果表明:硼砂用量为2.0g时,淀粉胶粘剂的粘度37.5s,初粘度98.5%,故取硼砂的最佳用量为2.0g。
  
  1.3交联剂A用量对载体淀粉胶粘剂性能的影响
  
  按照载体淀粉胶粘剂的制备工艺,在"1.1章节2)"中除去硼砂,分别加入不同量的交联剂A制备载体淀粉胶粘剂,检测其粘度和初粘度,结果见图2。
  
  从图2可知,随着交联剂A用量的增加,制得的淀粉胶粘剂的粘度和初粘度相应逐渐增大。这是因为交联剂A与淀粉分子形成配位键,使得淀粉分子相互链接,故增加了淀粉胶粘剂的粘度和内聚力。但交联剂A的用量超过0.9g的时,淀粉胶粘剂粘度增加,超过了粘度最佳使用范围(涂4#杯,30~42s)。粘度大,对纸的浸润不好,粘合不牢,所以初粘度下降。实验结果表明:交联剂A用量为0.9g时,淀粉胶粘剂的粘度38.6s,初粘度99.4%,故取交联剂A的最佳用量为0.9g。用同样的方法对交联剂B、c、D、E进行了研究,其中交联剂D制备的淀粉胶粘剂与交联剂A性能接近,但是成本较高,8、c、E交联剂制备的淀粉胶粘剂性能较差,故交联剂选择A。
  
  1.4复合剂对硼砂和交联剂A的影响
  
  1)按照载体淀粉胶粘剂的制备工艺,在"1.1章节2)"中加入2.09硼砂,加l5mL水,然后分别加入不同量的复合剂,制备得到淀粉胶粘剂,检测其粘度,并用该淀粉胶粘剂粘制瓦楞纸板,检测瓦楞纸板的粘结强度,所得实验结果见图3。
  
  2)按照载体淀粉胶粘剂的制备工艺,在"1.1章节2)"中除去硼砂,加l5mL水,加0.9g交联剂A,分别加入不同量的复合剂,制备淀粉胶粘剂,检测其粘度,并用该淀粉胶粘剂粘制瓦楞纸板,检测瓦楞纸板的粘结强度,所得实验结果见图3、4。从图3、4可知,随着复合剂的增加,交联剂A和硼砂制备的淀粉胶粘剂的粘度增加,这是因为复合剂用量增加,胶粘剂的固含量增加,故粘度增加。当用淀粉胶粘剂粘制瓦楞纸板时,复合剂与淀粉胶同时渗入到纸张表面的空隙中,固化后产生机械嵌合,因而提高了瓦楞纸板的粘结强度。随着用量增加,这种作用逐渐增大,故粘结强度随之增大。但当复合剂的用量超过8.0g时,粘结强度反而下降,这是由于当粘度增大到超过最佳粘度适用范围时,由于粘度增加使胶粘剂对纸纤维的浸润不好,粘结强度下降。从图3、4中还可看出,当取复合剂的用量为8.0g时,交联剂A淀粉胶粘度38.8s,硼砂淀粉胶粘度为37.2s,交联剂A淀粉胶粘粘制瓦楞纸板粘结强度为2413.6N/m,而硼砂淀粉胶粘粘制瓦楞纸板的粘结强度为2323.6N/m。可见交联剂A比用交联剂硼砂性能更好。
  
  1.5耐水剂用量对交联剂A和硼砂在胶粘剂中性能的影响
  
  1)按照淀粉胶粘剂的制备工艺,在"1.1章节2)"中,加15mL水,加0.9g交联剂A和8.0g复合剂制备淀粉胶粘剂。在制备的淀粉胶粘剂分别加入不同量的耐水剂,搅拌均匀后,检测淀粉胶粘剂的粘度,并分别用淀粉胶粘剂粘制瓦楞纸板,检测瓦楞纸板的耐水时间,所得结果见图5。
  
  2)按照淀粉胶粘剂的制备工艺,在"1.1章节2)"中,加15mL水,加2.Og硼砂和8.09复合剂制备淀粉胶粘剂。在制备的淀粉胶粘剂分别加入不同质量的耐水剂,搅拌均匀后,检测淀粉胶粘剂的粘度,并分别用淀粉胶粘剂粘制瓦楞纸板,检测瓦楞纸板的耐水时间,所得结果见图6。
  
  从图5和图6可知,随着耐水剂用量的增加,淀粉胶的粘度和瓦楞纸板的耐水性能增加,这是因为耐水剂基团与胶粘剂中复合剂发生了配位反应,增加了胶粘剂的内聚力,从而增加了胶粘剂的粘度。当用胶粘剂粘制瓦楞纸板时,耐水剂与纸纤维及纸纤维中的填料发生交联反应和配位反应,生成的高聚物形成疏水的网状结构,固化后形成一层膜,阻止水分向纸板内部渗透,提高了耐水性能。但胶粘剂粘度超过最佳使用范围,胶粘剂对纸纤维浸润不好,粘结不牢,耐水性下降。耐水剂用量8.0g时,用交联剂A制备的淀粉胶粘剂粘度为38.4s,耐水时间最大为85h,而用硼砂制备的淀粉胶粘剂粘度为37.5s,耐水时间最大为78h。可见用交联剂A制备的淀粉胶粘剂耐水性能要优于用硼砂制备的淀粉胶粘剂。
  
  2结语
  
  1)无硼载体淀粉胶粘剂是室温制胶,工艺简单,操作容易,不需要增加设备,适用于瓦楞纸扳生产企业。
  
  2)用复合剂分别对交联剂A与硼砂进行对照,实验确定了复合剂最佳用量为8.0g,交联剂A淀粉胶粘剂粘制的瓦楞纸板粘结强度2413.6N/m,粘结强度优于硼砂淀粉胶粘剂(2323.6N/m)。
  
  3)通过实验确定耐水剂用量为8.0g,用交联剂A制备的淀粉胶粘剂粘制的瓦楞纸板其耐水时间最大为85h,耐水性能优于硼砂淀粉胶粘剂(78h)。
  
  4)交联剂A无毒,价格比硼砂低,制备的淀粉胶粘剂性能稳定,提高了载体淀粉胶粘剂的粘结力和防水性。

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