隨著包裝工業的發展,現代商品包裝材料的4大支柱--紙、塑料、金屬、玻璃的用量及對其研發都有了長足的增加,其中以紙制品的產量增長最快,所占比例也最大。紙制品中瓦楞紙板以其優良的保護和防震功能,低廉的價格,在商品包裝中得到廣泛的應用。淀粉膠粘劑作為瓦楞紙板生產主要輔助材料之一,日益受到人們的重視。但是目前生產的淀粉膠粘劑都是用硼砂作交聯劑,硼砂有毒,對人體危害很大。因此,20世紀90年代初國外曾有研究人員提出要研究無硼淀粉膠粘劑,但研究成果未見報道;诖耍疚难芯苛藷o硼砂載體淀粉膠粘劑。
1實驗及結果分析
1.1載體淀粉膠粘劑的制備工藝
1)載體膠:1OOmL水在攪拌下加15g淀粉,1Omin后將堿液(50mL水在攪拌下加6.89氫氧化鈉冷卻至室溫),緩慢加入淀粉液中成糊化淀粉膠,放置20min后待用。
2)主體淀粉液:在攪拌狀態下往300mL水中加入2g硼砂,85g淀粉,繼續攪拌待用。
3)在攪拌下將載體膠加入主體淀粉液,攪拌20min,即得載體淀粉膠粘劑。
1.2硼砂用量對載體淀粉膠粘劑性能的影響
按照載體淀粉膠粘劑的制備工藝,在"1.1章節2)"中分別入不同量的硼砂制備淀粉膠粘劑,檢測其粘度和初粘度,結果見圖1。
從圖1可知,隨著硼砂用量的增加,淀粉膠粘劑的粘度和初粘度逐漸增大,這是因為硼砂與淀粉分子形成配位鍵,使得淀粉分子相互連接,從而增加了淀粉膠粘劑的粘度和內聚力,增加了膠粘劑的初粘度。但硼砂用量超過2.0g時,由于粘度的增大,使得淀粉膠粘劑對紙的浸潤不好,粘合不牢,故初粘度下降。實驗結果表明:硼砂用量為2.0g時,淀粉膠粘劑的粘度37.5s,初粘度98.5%,故取硼砂的最佳用量為2.0g。
1.3交聯劑A用量對載體淀粉膠粘劑性能的影響
按照載體淀粉膠粘劑的制備工藝,在"1.1章節2)"中除去硼砂,分別加入不同量的交聯劑A制備載體淀粉膠粘劑,檢測其粘度和初粘度,結果見圖2。
從圖2可知,隨著交聯劑A用量的增加,制得的淀粉膠粘劑的粘度和初粘度相應逐漸增大。這是因為交聯劑A與淀粉分子形成配位鍵,使得淀粉分子相互鏈接,故增加了淀粉膠粘劑的粘度和內聚力。但交聯劑A的用量超過0.9g的時,淀粉膠粘劑粘度增加,超過了粘度最佳使用范圍(涂4#杯,30~42s)。粘度大,對紙的浸潤不好,粘合不牢,所以初粘度下降。實驗結果表明:交聯劑A用量為0.9g時,淀粉膠粘劑的粘度38.6s,初粘度99.4%,故取交聯劑A的最佳用量為0.9g。用同樣的方法對交聯劑B、c、D、E進行了研究,其中交聯劑D制備的淀粉膠粘劑與交聯劑A性能接近,但是成本較高,8、c、E交聯劑制備的淀粉膠粘劑性能較差,故交聯劑選擇A。
1.4復合劑對硼砂和交聯劑A的影響
1)按照載體淀粉膠粘劑的制備工藝,在"1.1章節2)"中加入2.09硼砂,加l5mL水,然后分別加入不同量的復合劑,制備得到淀粉膠粘劑,檢測其粘度,并用該淀粉膠粘劑粘制瓦楞紙板,檢測瓦楞紙板的粘結強度,所得實驗結果見圖3。
2)按照載體淀粉膠粘劑的制備工藝,在"1.1章節2)"中除去硼砂,加l5mL水,加0.9g交聯劑A,分別加入不同量的復合劑,制備淀粉膠粘劑,檢測其粘度,并用該淀粉膠粘劑粘制瓦楞紙板,檢測瓦楞紙板的粘結強度,所得實驗結果見圖3、4。從圖3、4可知,隨著復合劑的增加,交聯劑A和硼砂制備的淀粉膠粘劑的粘度增加,這是因為復合劑用量增加,膠粘劑的固含量增加,故粘度增加。當用淀粉膠粘劑粘制瓦楞紙板時,復合劑與淀粉膠同時滲入到紙張表面的空隙中,固化后產生機械嵌合,因而提高了瓦楞紙板的粘結強度。隨著用量增加,這種作用逐漸增大,故粘結強度隨之增大。但當復合劑的用量超過8.0g時,粘結強度反而下降,這是由于當粘度增大到超過最佳粘度適用范圍時,由于粘度增加使膠粘劑對紙纖維的浸潤不好,粘結強度下降。從圖3、4中還可看出,當取復合劑的用量為8.0g時,交聯劑A淀粉膠粘度38.8s,硼砂淀粉膠粘度為37.2s,交聯劑A淀粉膠粘粘制瓦楞紙板粘結強度為2413.6N/m,而硼砂淀粉膠粘粘制瓦楞紙板的粘結強度為2323.6N/m?梢娊宦搫〢比用交聯劑硼砂性能更好。
1.5耐水劑用量對交聯劑A和硼砂在膠粘劑中性能的影響
1)按照淀粉膠粘劑的制備工藝,在"1.1章節2)"中,加15mL水,加0.9g交聯劑A和8.0g復合劑制備淀粉膠粘劑。在制備的淀粉膠粘劑分別加入不同量的耐水劑,攪拌均勻后,檢測淀粉膠粘劑的粘度,并分別用淀粉膠粘劑粘制瓦楞紙板,檢測瓦楞紙板的耐水時間,所得結果見圖5。
2)按照淀粉膠粘劑的制備工藝,在"1.1章節2)"中,加15mL水,加2.Og硼砂和8.09復合劑制備淀粉膠粘劑。在制備的淀粉膠粘劑分別加入不同質量的耐水劑,攪拌均勻后,檢測淀粉膠粘劑的粘度,并分別用淀粉膠粘劑粘制瓦楞紙板,檢測瓦楞紙板的耐水時間,所得結果見圖6。
從圖5和圖6可知,隨著耐水劑用量的增加,淀粉膠的粘度和瓦楞紙板的耐水性能增加,這是因為耐水劑基團與膠粘劑中復合劑發生了配位反應,增加了膠粘劑的內聚力,從而增加了膠粘劑的粘度。當用膠粘劑粘制瓦楞紙板時,耐水劑與紙纖維及紙纖維中的填料發生交聯反應和配位反應,生成的高聚物形成疏水的網狀結構,固化后形成一層膜,阻止水分向紙板內部滲透,提高了耐水性能。但膠粘劑粘度超過最佳使用范圍,膠粘劑對紙纖維浸潤不好,粘結不牢,耐水性下降。耐水劑用量8.0g時,用交聯劑A制備的淀粉膠粘劑粘度為38.4s,耐水時間最大為85h,而用硼砂制備的淀粉膠粘劑粘度為37.5s,耐水時間最大為78h。可見用交聯劑A制備的淀粉膠粘劑耐水性能要優于用硼砂制備的淀粉膠粘劑。
2結語
1)無硼載體淀粉膠粘劑是室溫制膠,工藝簡單,操作容易,不需要增加設備,適用于瓦楞紙扳生產企業。
2)用復合劑分別對交聯劑A與硼砂進行對照,實驗確定了復合劑最佳用量為8.0g,交聯劑A淀粉膠粘劑粘制的瓦楞紙板粘結強度2413.6N/m,粘結強度優于硼砂淀粉膠粘劑(2323.6N/m)。
3)通過實驗確定耐水劑用量為8.0g,用交聯劑A制備的淀粉膠粘劑粘制的瓦楞紙板其耐水時間最大為85h,耐水性能優于硼砂淀粉膠粘劑(78h)。
4)交聯劑A無毒,價格比硼砂低,制備的淀粉膠粘劑性能穩定,提高了載體淀粉膠粘劑的粘結力和防水性。
無硼載體淀粉膠粘劑的研究
2012-06-11 19:36:19 作者: 來源: 評論:0 點擊:
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