一種造紙涂布用納米淀粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種造紙涂布用納米淀粉的制備方法。該方法以木薯或玉米原淀粉為原料，加入增塑劑，聚乙烯醇，增溶劑，其他助劑在高速攪拌機(jī)混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠壓機(jī)（十二節(jié)筒體）擠壓，在第十節(jié)筒體處以液體噴槍注入交聯(lián)劑，物料擠壓后通過(guò)擠壓機(jī)出料口，再經(jīng)干燥、冷卻、粉碎后得到涂布納米淀粉；本發(fā)明得到的造紙涂布用納米淀粉，平均粒徑50-250nm，粒徑分布均勻，且納米顆粒表面光滑平整，具有高固含量、低粘度、流動(dòng)性好、成膜性好，粘結(jié)力強(qiáng)、使用方便等特點(diǎn)，可替代30-60%的丁苯膠乳，提高紙張性能，降低成本，利于環(huán)保。
【專利說(shuō)明】一種造紙涂布用納米淀粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于淀粉變性【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種造紙涂布用納米淀粉的制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]淀粉是一種重要的可再生和可生物降解的天然資源，淀粉分子上有很多羥基，在一定溫度條件下，能吸水膨脹而糊化，具有一定的粘性和粘著力，在工業(yè)上有較廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前紙張涂布粘合劑主要是丁苯膠乳和涂布淀粉，丁苯膠乳粘度低，對(duì)于涂料及涂布紙張各項(xiàng)性能良好，但價(jià)格高、為不可再生的石油資源。涂布淀粉價(jià)格便宜，且具有較好的粘結(jié)力，是變性淀粉中質(zhì)量要求較高的改性淀粉，我國(guó)對(duì)于涂布變性淀粉的研發(fā)起步較晚，質(zhì)量存在諸多不足，在一定固含量下粘度太大、成膜性差，在涂布配方中不適合多加。如氧化涂布淀粉采用濕法氧化變性，產(chǎn)品的保水性、流動(dòng)性、粘結(jié)力均不理想；醋酸酯淀粉采用濕法酯化、氧化變性，引入乙?；鶊F(tuán)是非離子型的，在堿性條件下易水解脫落，導(dǎo)致產(chǎn)品流動(dòng)性和保水性不穩(wěn)定；磷酸酯淀粉采用干法磷酸酯化變性，引入磷酸根負(fù)離子基團(tuán)，在涂布損紙回用時(shí)，會(huì)形成陰離子垃圾，對(duì)紙機(jī)濕部帶來(lái)不良影響。
[0004]采用雙螺桿擠壓技術(shù)生產(chǎn)造紙涂布用納米淀粉，工藝簡(jiǎn)單，無(wú)污水產(chǎn)生，反應(yīng)效率高，生產(chǎn)成本低。擠壓法生產(chǎn)涂布用納米淀粉，在對(duì)淀粉進(jìn)行塑化增強(qiáng)粘結(jié)力的同時(shí)，還可使淀粉糊化，并通過(guò)擠壓后期添加交聯(lián)劑，對(duì)析出的淀粉分子進(jìn)行干交聯(lián)，從而形成穩(wěn)定的納米級(jí)淀粉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服目前涂布淀粉技術(shù)上存在的缺陷，提供一種造紙涂布用納米淀粉的擠壓制備方法，將其得到的改性淀粉用作紙張涂布粘合劑，可以取代現(xiàn)有涂料配方中的涂布淀粉和部分膠乳，從而降低紙張涂布成本，且有利于配置高固含量、低粘度的涂料。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種造紙涂布用納米淀粉的制備方法，以原淀粉為原料，力口入增塑劑，聚乙烯醇，增溶劑，其他助劑在高速攪拌機(jī)混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠壓機(jī)(十二節(jié)筒體)擠壓，在第十節(jié)筒體處以液體噴槍注入交聯(lián)劑，物料擠壓后通過(guò)擠壓機(jī)出料口，再經(jīng)干燥、冷卻、粉碎后得到涂布納米淀粉；
1)制備混合料
稱取原淀粉，按比例加入增塑劑，聚乙烯醇，增溶劑，其他助劑，加蒸餾水調(diào)節(jié)體系水分含量至20-30%，在轉(zhuǎn)速為2000-2500r/min的高速攪拌機(jī)中混合均勻；
2)雙螺桿擠壓機(jī)擠壓條件控制
螺桿轉(zhuǎn)速200-400rpm，擠壓機(jī)十二節(jié)筒體溫度分別設(shè)定為60-70 V，70-80 V，80-90 0C,90-95 °C,95-100 °C, 100-105 °C, 105-110 °C, 110-115 °C, 115-120 °C, 120-125 V，125-130°C,130-135°C ;擠壓機(jī)出料口的模頭孔徑為5_10_ ； 3)擠壓
將混合料放入雙螺桿擠壓機(jī)，經(jīng)由喂料器進(jìn)入擠壓機(jī)內(nèi)擠壓，開(kāi)始進(jìn)行淀粉的塑化及增強(qiáng)粘結(jié)力，并在擠壓機(jī)第十節(jié)筒體處以液體噴槍注入交聯(lián)劑，使已塑化增粘化的淀粉分子的碳六原子通過(guò)交聯(lián)劑的官能團(tuán)互相連接，形成穩(wěn)定的納米淀粉微粒；
4)干燥、粉碎
將通過(guò)雙螺桿擠壓機(jī)擠壓反應(yīng)后所得產(chǎn)物放入烘箱，烘箱溫度35-45°C，對(duì)擠出物進(jìn)行烘干，在室溫下冷卻，用粉碎機(jī)粉碎，得造紙涂布用納米淀粉產(chǎn)品。
[0007]本發(fā)明所用的原淀粉為木薯淀粉、玉米淀粉中的一種。
[0008]所述的增塑劑是水、甘油、尿素、檸檬酸中的一種或兩種混合物，用量為原淀粉絕干量的5%-10%。
[0009]所述聚乙稀醇為市售牌號(hào)為1788和1799兩種牌號(hào)商品中的一種或兩種的混合物，用量為原淀粉絕干量的1%-10%。
[0010]所述增溶劑為聚山梨酯、聚氧乙烯脂肪酸酯的一種或兩種混合物，用量為原淀粉絕干量的0.2%-1%。
[0011]所述的其他助劑為十八酸、十六醇、十八醇中的一種或兩種混合物，用量為原淀粉絕干量的0.1%-1%。
[0012]所述的交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷、乙二醛、甲醛中的一種或兩種混合物，用量為原淀粉絕干量的1%_5%。
[0013]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用雙螺桿擠壓技術(shù)(十二節(jié)筒體)生產(chǎn)的納米淀粉，原料易得，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本降低，綠色無(wú)污染，可生物降解。
[0014]本發(fā)明制得的產(chǎn)品造紙涂布用納米淀粉，平均粒徑50_250nm，粒徑分布均勻，且納米顆粒表面光滑平整，在制備造紙涂料時(shí)，冷水可溶，使用時(shí)直接加入涂料中即可，不用進(jìn)行糊化，該涂布納米淀粉具有高固含量、低粘度、流動(dòng)性好、成膜性好，粘結(jié)力強(qiáng)、使用方便等特點(diǎn)，可替代30-60%的丁苯膠乳，提高紙張性能，降低成本，利于環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1:
稱取20kg玉米淀粉，加入甘油1.2kg，聚乙烯醇(1788) 600g，聚山梨酯80g，十八醇40g，加蒸餾水調(diào)節(jié)體系水分含量至26%，在轉(zhuǎn)速為2500r/min的高速攪拌機(jī)混合均勻；調(diào)節(jié)雙螺桿擠壓機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速350rpm，擠壓機(jī)十二節(jié)筒體溫度分別設(shè)定為60 V ,70°C, 80 V，900C，IOO0C，1050C, IlO0C, 115°C, 120°C，125°C，130°C，135°C ;擠壓機(jī)出料口 的模頭孔徑為5_。將混合料經(jīng)由喂料器進(jìn)入雙螺桿擠壓機(jī)內(nèi)擠壓，并在擠壓機(jī)第十節(jié)筒體以液體噴槍注入交聯(lián)劑乙二醛400g。將擠出物放入烘箱，烘箱溫度40°C，對(duì)擠出物進(jìn)行烘干，在室溫下冷卻，用粉碎機(jī)粉碎，得造紙涂布用納米淀粉產(chǎn)品。
[0016]實(shí)施例2:
稱取20kg玉米淀粉,加入甘油1.4kg,聚乙烯醇(1788)800g,聚氧乙烯脂肪酸酯IOOg,十八醇40g，加蒸餾水調(diào)節(jié)體系水分含量至28%，在轉(zhuǎn)速為2200r/min的高速攪拌機(jī)混合均勻；調(diào)節(jié)雙螺桿擠壓機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速400rpm，擠壓機(jī)十二節(jié)筒體溫度分別設(shè)定為65°C，75°C，85 V ,90°C, 100°C，105°C，110°C，115°C，120°C，125°C，130°C，130 V ;擠壓機(jī)出料口 的模頭孔徑為5_。將混合料經(jīng)由喂料器進(jìn)入雙螺桿擠壓機(jī)內(nèi)擠壓，并在擠壓機(jī)第十節(jié)筒體以液體噴槍注入交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷400g。將擠出物放入烘箱，烘箱溫度40°C，對(duì)擠出物進(jìn)行烘干，在室溫下冷卻，用粉碎機(jī)粉碎，得造紙涂布用納米淀粉產(chǎn)品。
[0017] 實(shí)施例3:
稱取25kg玉米淀粉，加入甘油2.0kg，聚乙烯醇(1799) 1.5g，聚山梨酯50g，十六醇50g，加蒸餾水調(diào)節(jié)體系水分含量至25%，在轉(zhuǎn)速為2500r/min的高速攪拌機(jī)混合均勻；調(diào)節(jié)雙螺桿擠壓機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速360rpm，擠壓機(jī)十二節(jié)筒體溫度分別設(shè)定為65 V ,70°C, 80 V，900C, IOO0C, 105°C, IlO0C, 115°C, 120°C, 120°C, 125°C, 130°C ;擠壓機(jī)出料 口 的模頭孔徑為6_。將混合料經(jīng)由喂料器進(jìn)入雙螺桿擠壓機(jī)內(nèi)擠壓，并在擠壓機(jī)第十節(jié)筒體以液體噴槍注入交聯(lián)劑乙二醛500g。將擠出物放入烘箱，烘箱溫度40°C，對(duì)擠出物進(jìn)行烘干，在室溫下冷卻，用粉碎機(jī)粉碎，得造紙涂布用納米淀粉產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種造紙涂布用納米淀粉的制備方法，其特征在于:以原淀粉為原料，加入增塑劑，聚乙烯醇，增溶劑，其他助劑在高速攪拌機(jī)混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠壓機(jī)(十二節(jié)筒體)擠壓，在第十節(jié)筒體處以液體噴槍注入交聯(lián)劑，物料擠壓后通過(guò)擠壓機(jī)出料口，再經(jīng)干燥、冷卻、粉碎后得到涂布納米淀粉；主要步驟為: 1)制備混合料:稱取原淀粉，按比例加入增塑劑，聚乙烯醇，增溶劑，其他助劑，加蒸餾水調(diào)節(jié)體系水分含量至20-30%，在轉(zhuǎn)速為2000-2500r/min的高速攪拌機(jī)中混合均勻； 2)雙螺桿擠壓機(jī)擠壓條件控制:螺桿轉(zhuǎn)速200-400rpm，擠壓機(jī)十二節(jié)筒體溫度分別設(shè)定為 60-70 0,70-80 0,80-90 0,90-95 0,95-100 O，100-105 O，105-110 O，110-115 O，115-120°C，120-125°C，125-130°C，130-135°C ;擠壓機(jī)出料口 的模頭孔徑為 5-10mm ； 3)擠壓:將混合料放入雙螺桿擠壓機(jī)，經(jīng)由喂料器進(jìn)入擠壓機(jī)內(nèi)擠壓，開(kāi)始進(jìn)行淀粉的塑化及增強(qiáng)粘結(jié)力，并在擠壓機(jī)第十節(jié)筒體處以液體噴槍注入交聯(lián)劑，使已塑化增粘化的淀粉分子的碳六原子通過(guò)交聯(lián)劑的官能團(tuán)互相連接，形成穩(wěn)定的納米淀粉微粒； 4)干燥、粉碎:將通過(guò)雙螺桿擠壓機(jī)擠壓反應(yīng)后所得產(chǎn)物放入烘箱，烘箱溫度35-45 0C，對(duì)擠出物進(jìn)行烘干，在室溫下冷卻，用粉碎機(jī)粉碎，得涂布納米淀粉產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙涂布用納米淀粉的制備方法，其特征在于:所述的原淀粉為木薯淀粉、玉米淀粉中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙涂布用納米淀粉的制備方法，其特征在于:所述的增塑劑是水、甘油、尿素、檸檬酸中的一種或兩種混合物，用量為原淀粉絕干量的5%-10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙涂布用納米淀粉的制備方法，其特征在于:所述的聚乙稀醇為市售牌號(hào)為1788和1799兩種牌號(hào)商品中的一種或兩種的混合物，用量為原淀粉絕干量的1%_10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙涂布用納米淀粉的制備方法，其特征在于:所述的增溶劑為聚山梨酯、聚氧乙烯脂肪酸酯的一種或兩種混合物，用量為原淀粉絕干量的0.2%-1%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙涂布用納米淀粉的制備方法，其特征在于:所述的其他助劑為十八酸、十六醇、十八醇中的一種或兩種混合物，用量為原淀粉絕干量的0.1%-1%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙涂布用納米淀粉的制備方法，其特征在于:所述的交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷、乙二醛、甲醛中的一種或兩種混合物，用量為原淀粉絕干量的1%_5%。
【文檔編號(hào)】C08B31/00GK103496151SQ201310468623
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】陳啟杰, 晏永祥, 王萍 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)