介紹
澱粉是一種價廉的製備膠粘劑的原料,特別適用於紙張的粘合,澱粉膠粘劑具有強度高、重量輕、無腐蝕、無污染、防潮性好、成本低等優點,隨著套用領域的廣泛擴大,其用量也越來越大。
生產澱粉膠粘劑可用的氧化劑一般有過氧化氫、次氯酸鹽、氯酸鹽、高錳酸鉀或多元氧化劑等,氧化法又有冷制與熱制之分,冷製法一般生產周期長,受季節溫度影響較大,有時反應時間較長;熱製法具有生產周期短,產品質量穩定,不受季節溫度變化限制的優點。下面就介紹下採用高錳酸鉀在酸性條件下氧化,通過簡單熱處理製得澱粉膠粘劑的方法。在酸性環境中,用高錳酸鉀製得的氧化澱粉,再配以適當的催乾劑、交聯劑製成的澱粉膠粘劑,有效的提高了乾燥速度,解決了澱粉膠穩定性差的問題。
反應機理
澱粉是不溶於水的多糖類碳水化合物,它主要來源於植物的塊根和種子,呈白色,無臭、無味的粉狀或粒狀固體,其中直鏈澱粉約占20%,支鏈澱粉約占80%。
研究表明,對高錳酸鉀而言,在酸性條件下只發生6位置上伯醇羥基氧化為醛基最後被氧化為羧基。所以,氧化後的澱粉是含有醛基或羧基分子結構為主的變性澱粉,而醛基具有防霉、防腐能力,羧基對紙纖維有較大親和性,因此,增加了滲透與親和能力。同時氧化澱粉分子所含有的醛基和羧基又能活化與其相鄰近的澱粉分子,促使連線鏈的斷裂,即發生氧化降解,形成低聚合度分子,增加了澱粉的溶解性、流動性及粘接性。氧化澱粉本身不溶於水,沒有膠粘性,只有加鹼處理才能變為膠粘劑,加入鹼液後,鹼就與澱粉中的羧基發生皂化反應,生成相應的羧基鈉鹽,與澱粉中未被氧化的羥基結合,破壞了部分氫鍵,使分子間作用力減弱,因而溶脹糊化,增加了親水性和溶解性,使膠粘劑流動性好,較易儲存。並且交聯劑硼砂能與溶脹後的氧化澱粉中的羧基、羥基結合為配位體,形成以硼、氧為中心離子的多核配位化合物,從而使溶液粘度增加,還能使生成的膜堅固,提高抗水性。
原料與配方
原料組份 | 原料用量(克/毫升) |
澱粉 | 20(克) |
水 | 40(毫升) |
高錳酸鉀 | 0.4(克) |
氧化鋅 | 適量 |
15%燒鹼溶液 | 30毫升 |
濃硫酸 | 2毫升 |
硼砂 | 適量 |
催乾劑 | 適量 |
製備方法
在室溫下加入定量澱粉和水,攪拌均勻,加入濃硫酸使溶液呈酸性,加入催化劑氧化鋅,氧化劑高錳酸鉀,攪拌均勻後加熱,控制反應溫度在50~60℃,攪拌至反應溶液變為白色後,停止加熱,冷卻至室溫,加入糊化劑燒鹼溶液和交聯劑硼砂即可。