專(zhuān)利名稱(chēng)：一種環(huán)保型改性淀粉卷煙膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膠粘劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法。
背景技術(shù)：
膠粘劑是卷煙制造過(guò)程中不可缺少的材料，卷煙生產(chǎn)過(guò)程中的每一道生產(chǎn)工序都必須使用膠粘劑:如過(guò)濾嘴的制作、卷煙和濾嘴的接裝(接嘴膠)、卷煙紙卷搭口(搭口膠)、卷煙小盒包裝以及卷煙條盒包裝等。因此，卷煙膠的質(zhì)量很大程度上影響著卷煙的質(zhì)量水平。卷煙膠需要有良好的粘接強(qiáng)度和流動(dòng)性，其干燥速度也要求適應(yīng)卷煙機(jī)高速生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，并且需有較長(zhǎng)的儲(chǔ)存期和穩(wěn)定性，對(duì)卷煙設(shè)備有較好的適應(yīng)性。在卷煙膠中，搭口膠直接參與煙支燃燒，接嘴膠與人的嘴部直接接觸，且兩者用量都較大，因此，其質(zhì)量對(duì)卷煙產(chǎn)品質(zhì)量和吸食安全性產(chǎn)生的影響比其它膠種更值得關(guān)注。隨著人們對(duì)卷煙吸食安全性的重視程度的提高，卷煙企業(yè)對(duì)原料、生產(chǎn)工藝及卷煙膠的要求也越來(lái)越高。2004年國(guó)家煙草專(zhuān)賣(mài)局提出適用于高速卷煙膠的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中指出殘留單體含量最高限量為0.5%，但除對(duì)貴金屬(以鉛計(jì))和有毒金屬(以砷計(jì))有規(guī)定外，對(duì)其他輔料種類(lèi)和單體種類(lèi)并未做出規(guī)定。2010年卷煙行業(yè)更新標(biāo)準(zhǔn)(MK/JS517-2010)，增加了苯、甲苯、二甲苯、鄰苯二甲酸酯類(lèi)、甲醛、乙酸乙烯酯(即醋酸乙烯酯，或醋酸乙烯、乙酸乙烯)含量的指標(biāo)，其中乙酸乙烯酯單體殘留含量應(yīng)小于1000mg/kg。2012年更有卷煙廠(chǎng)將乙酸乙烯酯單體殘留含量要求降至350mg/kg。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)在膠粘劑中的含量要求越發(fā)嚴(yán)格，利用天然材料制備卷煙膠粘劑成為必然趨勢(shì)。淀粉來(lái)源廣泛，綠色環(huán)保，作為膠粘劑使用有著悠久的歷史，是可再生的天然高分子材料，是替代石化原料最有潛力的天然材料之一。工業(yè)上多用作紡織品上漿劑、瓦楞紙板粘合劑和紙張施膠劑。淀粉粘接性能良好，作為卷煙膠粘劑基料已引起人們的關(guān)注，但其流動(dòng)性差，儲(chǔ)存穩(wěn)定性不好是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。隨著科技的進(jìn)步和研究的不斷深入，淀粉膠粘劑作為天然可再生環(huán)保材料，替代合成膠做為卷煙膠粘劑使用必將成為一種發(fā)展趨勢(shì)。中國(guó)專(zhuān)利CN 102181243 A以乙酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸三元單體，在過(guò)硫酸銨-亞硫酸氫鈉復(fù)合引發(fā)劑的作用下，合成三元共聚乳液，最后添加增塑劑并抽真空。此產(chǎn)品可作為接嘴膠使用，為合成聚合物產(chǎn)品，其中乙酸乙烯酯單體殘留量較大，并含有塑化齊U，口感不佳。楊利敏在“玉米淀粉改性高速卷煙搭口膠的研究與開(kāi)發(fā)”一文中提到，將玉米淀粉與次氯酸鈉、硼砂氧化，再與PVA接枝反應(yīng)，然后加入VAE707和乳化劑進(jìn)行乳化反應(yīng)，并補(bǔ)加單體和引發(fā)劑，保溫反應(yīng)，最后過(guò)濾得到卷煙搭口膠。但該方法中仍以聚乙酸乙烯酯為主，淀粉含量只占到5-15%，并非真正的淀粉卷煙膠；此外，膠液殘留單體含量?jī)H小于0.5%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)在的 衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明介紹了一種適用于卷煙生產(chǎn)的環(huán)保型淀粉卷煙膠粘齊U。該產(chǎn)品以淀粉為主料，不含有機(jī)溶劑，通過(guò)加入少量改性劑適度改性，克服純淀粉粘合劑固含量低、流動(dòng)性差和儲(chǔ)存穩(wěn)定性不好等固有缺陷，使產(chǎn)品性能大幅度提高，可滿(mǎn)足高速卷煙機(jī)生產(chǎn)，適用于搭口、接口等各種卷煙膠接。所用輔料不含甲醛、鄰苯二甲酸酯類(lèi)等有害物質(zhì)，在滿(mǎn)足卷煙生產(chǎn)的前提下，衛(wèi)生安全符合中國(guó)卷煙行業(yè)膠粘劑的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到真正綠色環(huán)保。本發(fā)明一種環(huán)保型改性淀粉卷煙膠的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行:
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水，待溫度升至40-50°C，啟動(dòng)攪拌，加入淀粉，攪拌均勻；
(2)緩慢加入預(yù)處理劑，高速攪拌，升溫至70-10(TC，反應(yīng)0.5-2h ；
(3)緩慢加入穩(wěn)定劑水溶液，攪拌均勻；
(4)將引發(fā)劑、乳化劑和乙酸乙烯酯混合攪拌均勻待用；
(5)降溫65°C，取1/10體積的步驟(4)混合液加入反應(yīng)釜中，滴加剩余混合液，滴加時(shí)間 0.5-2h，保溫 65°C反應(yīng) l-3h ；
(6)分段升溫至80°C，補(bǔ)加引發(fā)劑，反應(yīng)l_3h;
(7)加入防腐劑，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料。

其中步驟(I)所述淀粉為玉米淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉、糯米粉、木薯淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、白糊精、黃糊精；優(yōu)選蠟質(zhì)玉米淀粉、酯化淀粉、白糊精。其中步驟(2)所述預(yù)處理劑為氫氧化鈉、磷酸氫鈉、亞磷酸氫鈉、過(guò)氧化氫、蘋(píng)果酸；優(yōu)選氫氧化鈉、磷酸氫鈉、過(guò)氧化氫；以上預(yù)處理劑可以一種單獨(dú)使用也可以?xún)煞N或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0.03^0.15:1。其中步驟(3)所述的穩(wěn)定劑為羥甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯、乙基纖維素、聚乙烯醇(PVA-1788，PVA-1799, PVA-0588);優(yōu)選乙基纖維素、聚乙烯醇PVA-1788和PVA-1799，使用前將其配成質(zhì)量濃度為5-10%的水溶液；其水溶液與淀粉的質(zhì)量比為(Tl:l。其中步驟(4)和(6)所述的引發(fā)劑為:過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨，過(guò)氧化氫；優(yōu)選過(guò)硫酸鉀和過(guò)硫酸銨。其中步驟(4)所述引發(fā)劑與淀粉的質(zhì)量比為:(Γ0.002:1 ;其中步驟(6)所述引發(fā)劑與淀粉的質(zhì)量比為:(Γ0.00031:1。其中步驟(4)所述的乳化劑為:十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、辛基苯酚聚氧乙醚(0Ρ-10)、吐溫；優(yōu)選十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和辛基苯酚聚氧乙醚(0Ρ-10)。以上乳化劑可以一種單獨(dú)使用也可以?xún)煞N或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0^0.0lil0其中步驟(4)所述的乙酸乙烯酯與淀粉的質(zhì)量比為:(Γ0.2:1。其中步驟(7)所述的防腐劑為:苯甲酸、苯甲酸鈉、山梨酸、山梨酸鉀、丙酸鈣、丙酸鈉、脫氫乙酸鈉、乳酸鈉、雙乙酸鈉、對(duì)羥基苯甲酸乙酯；優(yōu)選三梨酸和山梨酸鉀。以上防腐劑可以一種單獨(dú)使用也可以?xún)煞N或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:
0.001 0.005:1。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明通過(guò)對(duì)原料進(jìn)行嚴(yán)格篩選，工藝過(guò)程優(yōu)化。選用淀粉為主料，天然環(huán)保，而且淀粉與卷煙紙中纖維素結(jié)構(gòu)相似，兩者結(jié)合力強(qiáng)；選用少量不含苯、甲苯、二甲苯的改性劑，對(duì)淀粉的流動(dòng)性進(jìn)行改善，從而大大提高了膠液固含量；添加食用級(jí)防腐劑延長(zhǎng)淀粉膠粘劑的儲(chǔ)存期。選用最佳工藝條件，制備得到性能穩(wěn)定的淀粉膠粘劑。本發(fā)明合成的環(huán)保型改性淀粉卷煙膠固含量在25-45%，粘度可調(diào)范圍較大，干燥速度快，能夠滿(mǎn)足卷煙搭口膠的使用標(biāo)準(zhǔn)，乙酸乙烯酯殘留單體含量低于300mg/kg，符合搭口膠的使用標(biāo)準(zhǔn)和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。成本低廉，實(shí)用性強(qiáng)，綠色環(huán)保，可取代乳白膠用于中高速卷煙機(jī)卷煙生產(chǎn)使用。
具體實(shí)施方式
:
下列實(shí)施例用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但決不限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水500g，待溫度升至50°C，啟動(dòng)攪拌，加入蠟質(zhì)玉米淀粉150g,攪拌均勻；
(2)緩慢加入氫氧化鈉5g，高速攪拌，升溫至100°C，反應(yīng)2h;
(3)加入山梨酸鉀0.7g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料(理論固含量為23.74%)。實(shí)施例2
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水500g，待溫度升至40°C，啟動(dòng)攪拌，加入酯化淀粉200g，攪拌均勻；
(2)緩慢加入氫氧化鈉Ig和磷酸氫鈉9g，高速攪拌，升溫至80°C，反應(yīng)0.5h ；
(3)緩慢加入5%乙基纖維素水溶液200g，攪拌均勻；
(4)將過(guò)硫酸鉀0.4g、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS) 2g和乙酸乙烯酯40g混合攪拌均勻待
用；
(5)降溫65°C，取1/10步驟(4)混合液加入反應(yīng)釜中，滴加剩余混合液，滴加時(shí)間2h，保溫65°C反應(yīng)2h ；
(6)分段升溫至80°C，補(bǔ)加過(guò)硫酸鉀0.05g,反應(yīng)Ih ；
(7)加入山梨酸0.2g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料(理論固含量為27.57%)。實(shí)施例3
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水500g，待溫度升至40°C，啟動(dòng)攪拌，加入蠟質(zhì)玉米淀粉230g，攪拌均勻；
(2)緩慢加入過(guò)氧化氫20g，高速攪拌，升溫至70°C，反應(yīng)0.5h ；
(3)緩慢加入8%PVA-1799水溶液184g，攪拌均勻；
(4)將過(guò)硫酸銨0.3g、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)0.9g、基苯酚聚氧乙醚(OP-1O)0.6g和乙酸乙烯酯36g混合攪拌均勻待用；
(5)降溫65°C，取1/10步驟(4)混合液加入反應(yīng)釜中，滴加剩余混合液，滴加時(shí)間
1.5h，保溫65°C反應(yīng)3h ；
(6)分段升溫至800C，補(bǔ)加過(guò)硫酸銨0.05g,反應(yīng)1.5h ；
(7)加入山梨酸鉀0.3g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料(理論固含量為30.58%)。實(shí)施例4(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水500g，待溫度升至50°C，啟動(dòng)攪拌，加入酯化淀粉260g，攪拌均勻；
(2)緩慢加入氫氧化鈉2g和磷酸氫鈉18g，高速攪拌，升溫至80°C，反應(yīng)Ih；
(3)緩慢加入6%PVA-0588水溶液182g，攪拌均勻；
(4)將過(guò)硫酸鉀0.2g、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS) Ig和乙酸乙烯酯32g混合攪拌均勻待
用；
(5)降溫65°C，取1/10步驟(4)混合液加入反應(yīng)釜中，滴加剩余混合液，滴加時(shí)間1.5h，保溫65°C反應(yīng)Ih ；
(6)分段升溫至800C，補(bǔ)加過(guò)硫酸鉀0.08g,反應(yīng)3h ；
(7)加入山梨酸0.5g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料(理論固含量為32.42%)。實(shí)施例5
(1)在帶有攪 拌裝置的反應(yīng)釜中加入水500g，待溫度升至50°C，啟動(dòng)攪拌，加入白糊精300g，攪拌均勻；
(2)緩慢加入氫氧化鈉30g，高速攪拌，升溫至70°C，反應(yīng)0.8h ；
(3)緩慢加入9%PVA-0588水溶液150g，攪拌均勻；
(4)將過(guò)硫酸銨0.2g、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)0.5g、辛基苯酚聚氧乙醚(OP-1O)0.3g和乙酸乙烯酯28g混合攪拌均勻待用；
(5)降溫65°C，取1/10步驟(4)混合液加入反應(yīng)釜中，滴加剩余混合液，滴加時(shí)間
0.5h，保溫65°C反應(yīng)Ih ；
(6)分段升溫至800C，補(bǔ)加過(guò)硫酸銨0.08g反應(yīng)Ih ；
(7)加入山梨酸鉀0.9g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料(理論固含量為36.38%)。實(shí)施例6
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水500g，待溫度升至45°C，啟動(dòng)攪拌，加入蠟質(zhì)玉米淀粉330g,攪拌均勻；
(2)緩慢加入磷酸氫鈉40g，高速攪拌，升溫至90°C，反應(yīng)0.5h ；
(3)緩慢加入10%PVA-1788水溶液132g，攪拌均勻；
(4)將過(guò)硫酸銨0.lg、十二燒基苯磺酸鈉(SDBS)0.3g和乙酸乙烯酯15g混合攪拌均勻待用；
(5)降溫65°C，取1/10步驟(4)混合液加入反應(yīng)釜中，滴加剩余混合液，滴加時(shí)間
1.5h，保溫 65°C反應(yīng) 2.5h ；
(6)分段升溫至800C，補(bǔ)加過(guò)硫酸銨0.1g,反應(yīng)1.5h ；
(7)加入山梨酸lg，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料(理論固含量為37.98%)。實(shí)施例7
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水500g，待溫度升至50°C，啟動(dòng)攪拌，加入酯化淀粉400g，攪拌均勻；
(2)緩慢加入過(guò)氧化氫60g，高速攪拌，升溫至95°C，反應(yīng)Ih；
(3)緩慢加入7%PVA-1799水溶液80g，攪拌均勻；
(4)將過(guò)硫酸鉀0.lg、基苯酚聚氧乙醚(OP-1O)0.2g和乙酸乙烯酯20g混合攪拌均勻待用；
(5)降溫65°C，取1/10步驟(4)混合液加入反應(yīng)釜中，滴加剩余混合液，滴加時(shí)間
0.5h，保溫 65°C反應(yīng) 1.5h ；
(6)分段升溫至80°C，補(bǔ)加過(guò)硫酸鉀0.1 g，反應(yīng)Ih ；
(7)加入山梨酸2g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料(理論固含量為45.26%)。性能測(cè)試:
粘度:用NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)對(duì)乳液進(jìn)行測(cè)定，按GB/T 2794-1995測(cè)定。測(cè)試溫度為25±0.50C ο單體殘留含量:按照GB/T20623-2006，用頂空氣相色譜法測(cè)試。貯存穩(wěn)定性:將制得的聚合物乳液產(chǎn)品置于聚酯瓶中，密閉，放于室溫內(nèi)見(jiàn)光處，記錄瓶中明顯觀(guān)察到分層或有凝膠沉淀物出現(xiàn)所存放的時(shí)間。pH值:按照GB/T14518-1993規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。上述實(shí)施例所得產(chǎn)品主要性能列于下表:
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型改性淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行: (1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水，待溫度升至40-50°C，啟動(dòng)攪拌，加入淀粉，攪拌均勻； (2)緩慢加入預(yù)處理劑，高速攪拌，升溫至70-10(TC，反應(yīng)0.5-2h ； (3)緩慢加入穩(wěn)定劑水溶液，攪拌均勻； (4)將引發(fā)劑、乳化劑和乙酸乙烯酯混合攪拌均勻待用； (5)降溫65°C，取1/10體積的步驟(4)混合液加入反應(yīng)釜中，滴加剩余混合液，滴加時(shí)間 0.5-2h，保溫 65°C反應(yīng) l-3h ； (6)分段升溫至80°C，補(bǔ)加引發(fā)劑，反應(yīng)l_3h; (7)加入防腐劑，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過(guò)濾出料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型改性淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(I)所述淀粉為玉米淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉、糯米粉、木薯淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、白糊精、黃糊精；優(yōu)選蠟質(zhì)玉米淀粉、酯化淀粉、白糊精。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型改性淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(2)所述預(yù)處理劑為氫氧化鈉、磷酸氫鈉、亞磷酸氫鈉、過(guò)氧化氫、蘋(píng)果酸；優(yōu)選氫氧化鈉、磷酸氫鈉、過(guò)氧化氫；以上預(yù)處理劑可以一種單獨(dú)使用也可以?xún)煞N或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為0.03^0.15:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型改性淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟⑶所述的穩(wěn)定劑為羥甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯、乙基纖維素、聚乙烯醇PVA-1788或聚乙烯醇PVA-1799 ;優(yōu)選乙基纖維素、聚乙烯醇PVA-1788或聚乙烯醇PVA-1799，使用前將其配成質(zhì)量濃度為5-10%的水溶液；其水溶液與淀粉的質(zhì)量比為O 1:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型改性淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(4)和(6)所述的引發(fā)劑為:過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨，過(guò)氧化氫；優(yōu)選過(guò)硫酸鉀和過(guò)硫酸銨；其中步驟(4)所述引發(fā)劑與淀粉的質(zhì)量比為(Γ0.002:1 ;其中步驟(6)所述引發(fā)劑與淀粉的質(zhì)量比為0 0.00031:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型改性淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(4)所述的乳化劑為:十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、辛基苯酚聚氧乙醚(0P-10)、吐溫；優(yōu)選十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和辛基苯酚聚氧乙醚(0P-10);以上乳化劑可以一種單獨(dú)使用也可以?xún)煞N或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:(Γ0.01:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型改性淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(4)所述的乙酸乙烯酯與淀粉的質(zhì)量比為(Γ0.2:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型改性淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(7)所述的防腐劑為:苯甲酸、苯甲酸鈉、山梨酸、山梨酸鉀、丙酸鈣、丙酸鈉、脫氫乙酸鈉、乳酸鈉、雙乙酸鈉、對(duì)羥基苯甲酸乙酯；優(yōu)選三梨酸和山梨酸鉀； 以上防腐劑可以一 種單獨(dú)使用也可以?xún)煞N或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為0.001 0.005:1。
全文摘要
本發(fā)明一種環(huán)保型改性淀粉卷煙膠的制備方法，屬于膠粘劑技術(shù)領(lǐng)域。該產(chǎn)品以淀粉為主料，不含有機(jī)溶劑，通過(guò)加入少量改性劑適度改性，克服純淀粉粘合劑固含量低、流動(dòng)性差和儲(chǔ)存穩(wěn)定性不好等固有缺陷，使產(chǎn)品性能大幅度提高，可滿(mǎn)足高速卷煙機(jī)生產(chǎn)，適用于搭口、接口等各種卷煙膠接。所用輔料不含甲醛、鄰苯二甲酸酯類(lèi)等有害物質(zhì)，在滿(mǎn)足卷煙生產(chǎn)的前提下，衛(wèi)生安全符合中國(guó)卷煙行業(yè)膠粘劑的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到真正綠色環(huán)保。
文檔編號(hào)C08F251/00GK103242786SQ20131013981
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者杜郢, 王政, 朱博雅, 董艷艷 申請(qǐng)人:常州大學(xué)