技术领域
[0001] 本
发明公开了一种标签胶专用复合淀粉胶黏剂的制备方法,属于粘结剂制备技术领域。
背景技术
[0002] 对
啤酒瓶标签胶的一般要求为流动性好,初黏
力强,干燥速度快,各项性能稳定。标签胶的好坏不仅直接影响啤酒的生产效率,而且影响贴标
质量。目前普遍使用的啤酒瓶标签胶种类有干酪素类、
植物蛋白类、化学胶、淀粉胶以及改性淀粉胶。干酪素类标签胶虽然综合性能很好,但其成本很高,仅适合在高档啤酒领域应用。植物蛋白类标签胶虽然价格低廉,但粘结性不强,耐
水性差,导致不能被普遍使用。化学胶由于污染严重已不能满足人们的需求。淀粉胶是以淀粉为基料制成的天然胶粘剂。淀粉是绿色植物通过光合作用产生的天然高分子,所以淀粉胶属于植胶。淀粉胶以及改性淀粉胶的原料价格低廉,且作为一种可再生资源越来越受到人们的青眯,特别是近年来
粘合剂的工业生产朝着低成本、无公害的方向发展,淀粉粘合剂作为天然可再生粘合剂使其在多方面都优于其他粘合剂。原淀粉粘合剂由于综合性能的需要,通常需要加入甲
醛,从而在产品中会有甲醛残留,对环境和人体会造成一定的伤害,且会使生产环境恶化,此外其耐水性、粘结强度等方面也不太理想,所以应用受到一定的限制。关于改性
氧化淀粉的研究,目前主要添加人工合成高分子,因而工艺复杂且成本偏高。
[0003] 由此,还需对淀粉胶进行研究,制备无甲醛、绿色环保、粘结强度好、干燥速度快、各项性能稳定的新型淀粉粘合剂。
发明内容
[0004] 本发明主要解决的技术问题是:针对传统淀粉胶黏剂粘结强度不足、不环保的问题,提供了一种标签胶专用复合淀粉胶黏剂的制备方法。
[0005] 为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:(1)将壳聚糖与水按质量比为1:10~1:20混合后,静置溶胀,再加入壳聚糖质量1~3%的壳聚糖酶,恒温搅拌酶解后,灭酶后,浓缩,干燥,得酶解壳聚糖;
(2)按重量份数计,依次取10~30份硫脲,10~30份酶解壳聚糖,100~150份无水
乙醇,恒温搅拌反应后,过滤、洗涤,得产物湿料,并将产物湿料与乙
酸溶液按质量比为1:8~1:10混合分散,再滴加氢氧化钠溶液调节pH至8.0~8.2,过滤,洗涤和干燥,得改性壳聚糖;
(3)按质量比为10:1~10:3将淀粉与甘油混合球磨,得球
磨料;
(4)按重量份数计,依次取300~500份水,40~50份球磨料,80~100份改性壳聚糖,8~
10份交联剂,8~10份无机盐,10~15份无水乙醇,3~5份酪素,0.3~0.5份
硼砂,2~4份尿素,0.3~0.5份消泡剂,恒温搅拌混合,出料,即得标签胶专用复合淀粉胶黏剂。
[0006] 步骤(1)所述壳聚糖为脱乙酰度为90~95%的壳聚糖。
[0007] 步骤(3)所述淀粉为玉米淀粉、大米淀粉或红薯淀粉中的任意一种。
[0008] 步骤(4)所述交联剂为戊二醛或对苯二甲醛中的任意一种。
[0009] 步骤(4)所述无机盐是由以下重量份数的原料组成:10~30份氯化
铁,3~5份氯化锌,20~30份氯化
铜。
[0010] 步骤(4)所述消泡剂为乳化
硅油,聚二甲基硅氧烷或聚氧乙烯氧丙醇胺醚中的任意一种。
[0011] 本发明的有益效果是:(1)本发明技术方案首先将壳聚糖用酶进行初步降解,使壳聚糖分子链中活性的羟基和
氨基得以暴露,再利用硫脲对壳聚糖进行改性,改性后的壳聚糖分子结构中,含有大量带孤对
电子的活性基团(如-NH2,-C=S等),可与体系中添加的无机金属盐中的
金属离子发生配位,并在交联剂作用下,最终发生交联,金属离子的存在,一方面有利于体系的交联反应进行,使产品内聚强度得到有效提高,粘结强度得以提升,另一方面,可起到抗菌抑菌效果,提高产品使用过程中的
稳定性,使产品持续发挥胶黏特性;
(2)本发明技术方案通过对淀粉进行球磨活化,在球磨过程中,淀粉结晶区结构与颗粒形貌均遭到破坏,结晶度得到有效降低,从而使活化后的淀粉在体系中的流动性增强,使体系中其他成分的扩散阻力下降,易于扩散到淀粉分子中,与淀粉中的羟基形成氢键结合,从而进一步提高体系的内聚强度,使产品粘结强度进一步提升,且硫脲改性壳聚糖的加入,可使活化后的淀粉分子分散于交联网络中,协同提高产品粘结强度。
具体实施方式
[0012] 按质量比为1:10~1:20将壳聚糖与水混合倒入烧杯中,用玻璃棒搅拌混合10~20min后,于室温条件下,静置溶胀4~6h,再向烧杯中加入壳聚糖质量1~3%的壳聚糖酶,并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于
温度为35~40℃,转速为300~500r/min条件下,恒温搅拌酶解3~5h,再于温度为85~95℃条件下,保温灭酶10~15min,得酶解液,并将所得酶解液趁热转入
旋转蒸发仪,于压力为500~600Pa,温度为75~85℃条件下,旋蒸浓缩1~3h,得浓缩液,并将所得浓缩液
真空冷冻干燥后,
研磨成粉,得酶解壳聚糖;按重量份数计,在反应釜中依次加入10~30份硫脲,10~30份酶解壳聚糖,100~150份无水乙醇,于温度为55~60℃,转速为400~600r/min条件下,恒温搅拌反应16~24h,过滤,得
滤饼,并用无水乙醇洗涤滤饼3~5次,得产物湿料,再将所得产物湿料与质量分数为3~5%乙酸溶液按质量比为1:8~1:10混合,于超声
频率为45~55kHz条件下,超声分散45~60min,得分散液,再向所得分散液中滴加质量分数为10~20%氢氧化钠溶液,调节分散液pH至8.0~8.2,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为80~85℃条件下干燥4~6h,得改性壳聚糖;按质量比为10:1~10:3将淀粉与甘油混合倒入球磨罐中,并按球料质量比为1:10~1:20加入氧化锆球磨珠,球磨混合3~5h,出料,得球磨料;按重量份数计,在混料机中依次加入300~500份水,40~50份球磨料,80~100份改性壳聚糖,8~10份交联剂,8~10份无机盐,10~15份无水乙醇,3~5份酪素,0.3~0.5份硼砂,2~4份尿素,0.3~0.5份消泡剂,于温度为50~55℃,转速为800~1500r/min条件下,恒温搅拌混合2~4h,出料,即得标签胶专用复合淀粉胶黏剂。所述壳聚糖为脱乙酰度为90~
95%的壳聚糖。所述淀粉为玉米淀粉、大米淀粉或红薯淀粉中的任意一种。所述交联剂为戊二醛或对苯二甲醛中的任意一种。所述无机盐是由以下重量份数的原料组成:10~30份氯化铁,3~5份氯化锌,20~30份氯化铜。所述消泡剂为乳化硅油,聚二甲基硅氧烷或聚氧乙烯氧丙醇胺醚中的任意一种。
[0013] 实例1按质量比为1:20将壳聚糖与水混合倒入烧杯中,用玻璃棒搅拌混合20min后,于室温条件下,静置溶胀6h,再向烧杯中加入壳聚糖质量3%的壳聚糖酶,并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为40℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌酶解5h,再于温度为95℃条件下,保温灭酶15min,得酶解液,并将所得酶解液趁热转入
旋转蒸发仪,于压力为600Pa,温度为85℃条件下,旋蒸浓缩3h,得浓缩液,并将所得浓缩液真空冷冻干燥后,研磨成粉,得酶解壳聚糖;按重量份数计,在反应釜中依次加入30份硫脲,30份酶解壳聚糖,150份无水乙醇,于温度为60℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌反应24h,过滤,得滤饼,并用无水乙醇洗涤滤饼5次,得产物湿料,再将所得产物湿料与质量分数为5%乙酸溶液按质量比为1:10混合,于超声频率为55kHz条件下,超声分散60min,得分散液,再向所得分散液中滴加质量分数为20%氢氧化钠溶液,调节分散液pH至8.2,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为85℃条件下干燥6h,得改性壳聚糖;
按质量比为10:3将淀粉与甘油混合倒入球磨罐中,并按球料质量比为1:20加入氧化锆球磨珠,球磨混合5h,出料,得球磨料;按重量份数计,在混料机中依次加入500份水,50份球磨料,100份改性壳聚糖,10份交联剂,10份无机盐,15份无水乙醇,5份酪素,0.5份硼砂,4份尿素,0.5份消泡剂,于温度为55℃,转速为1500r/min条件下,恒温搅拌混合4h,出料,即得标签胶专用复合淀粉胶黏剂。所述壳聚糖为脱乙酰度为95%的壳聚糖。所述淀粉为玉米淀粉。
所述交联剂为戊二醛。所述无机盐是由以下重量份数的原料组成:30份氯化铁,5份氯化锌,
30份氯化铜。所述消泡剂为乳化硅油。
[0014] 实例2按质量比为1:20将壳聚糖与水混合倒入烧杯中,用玻璃棒搅拌混合20min后,于室温条件下,静置溶胀6h,再向烧杯中加入壳聚糖质量3%的壳聚糖酶,并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为40℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌酶解5h,再于温度为95℃条件下,保温灭酶15min,得酶解液,并将所得酶解液趁热转入旋转蒸发仪,于压力为600Pa,温度为85℃条件下,旋蒸浓缩3h,得浓缩液,并将所得浓缩液真空冷冻干燥后,研磨成粉,得酶解壳聚糖;按质量比为10:3将淀粉与甘油混合倒入球磨罐中,并按球料质量比为1:20加入氧化锆球磨珠,球磨混合5h,出料,得球磨料;按重量份数计,在混料机中依次加入500份水,
50份球磨料,100份酶解壳聚糖,10份交联剂,10份无机盐,15份无水乙醇,5份酪素,0.5份硼砂,4份尿素,0.5份消泡剂,于温度为55℃,转速为1500r/min条件下,恒温搅拌混合4h,出料,即得标签胶专用复合淀粉胶黏剂。所述壳聚糖为脱乙酰度为95%的壳聚糖。所述淀粉为玉米淀粉。所述交联剂为戊二醛。所述无机盐是由以下重量份数的原料组成:30份氯化铁,5份氯化锌,30份氯化铜。所述消泡剂为乳化硅油。
[0015] 实例3按质量比为1:20将壳聚糖与水混合倒入烧杯中,用玻璃棒搅拌混合20min后,于室温条件下,静置溶胀6h,再向烧杯中加入壳聚糖质量3%的壳聚糖酶,并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为40℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌酶解5h,再于温度为95℃条件下,保温灭酶15min,得酶解液,并将所得酶解液趁热转入旋转蒸发仪,于压力为600Pa,温度为85℃条件下,旋蒸浓缩3h,得浓缩液,并将所得浓缩液真空冷冻干燥后,研磨成粉,得酶解壳聚糖;按重量份数计,在反应釜中依次加入30份硫脲,30份酶解壳聚糖,150份无水乙醇,于温度为60℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌反应24h,过滤,得滤饼,并用无水乙醇洗涤滤饼5次,得产物湿料,再将所得产物湿料与质量分数为5%乙酸溶液按质量比为1:10混合,于超声频率为55kHz条件下,超声分散60min,得分散液,再向所得分散液中滴加质量分数为20%氢氧化钠溶液,调节分散液pH至8.2,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为85℃条件下干燥6h,得改性壳聚糖;
将淀粉倒入球磨罐中,并按球料质量比为1:20加入氧化锆球磨珠,球磨混合5h,出料,得球磨料;按重量份数计,在混料机中依次加入500份水,50份球磨料,100份改性壳聚糖,10份交联剂,10份无机盐,15份无水乙醇,5份酪素,0.5份硼砂,4份尿素,0.5份消泡剂,于温度为55℃,转速为1500r/min条件下,恒温搅拌混合4h,出料,即得标签胶专用复合淀粉胶黏剂。所述壳聚糖为脱乙酰度为95%的壳聚糖。所述淀粉为玉米淀粉。所述交联剂为戊二醛。所述无机盐是由以下重量份数的原料组成:30份氯化铁,5份氯化锌,30份氯化铜。所述消泡剂为乳化硅油。
[0016] 实例4按质量比为1:20将壳聚糖与水混合倒入烧杯中,用玻璃棒搅拌混合20min后,于室温条件下,静置溶胀6h,再向烧杯中加入壳聚糖质量3%的壳聚糖酶,并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为40℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌酶解5h,再于温度为95℃条件下,保温灭酶15min,得酶解液,并将所得酶解液趁热转入旋转蒸发仪,于压力为600Pa,温度为85℃条件下,旋蒸浓缩3h,得浓缩液,并将所得浓缩液真空冷冻干燥后,研磨成粉,得酶解壳聚糖;按重量份数计,在反应釜中依次加入30份硫脲,30份酶解壳聚糖,150份无水乙醇,于温度为60℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌反应24h,过滤,得滤饼,并用无水乙醇洗涤滤饼5次,得产物湿料,再将所得产物湿料与质量分数为5%乙酸溶液按质量比为1:10混合,于超声频率为55kHz条件下,超声分散60min,得分散液,再向所得分散液中滴加质量分数为20%氢氧化钠溶液,调节分散液pH至8.2,过滤,得滤渣,并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性,再将洗涤后的滤渣转入烘箱中,于温度为85℃条件下干燥6h,得改性壳聚糖;
按质量比为10:3将淀粉与甘油混合倒入球磨罐中,并按球料质量比为1:20加入氧化锆球磨珠,球磨混合5h,出料,得球磨料;按重量份数计,在混料机中依次加入500份水,50份球磨料,100份改性壳聚糖,10份交联剂,15份无水乙醇,5份酪素,0.5份硼砂,4份尿素,0.5份消泡剂,于温度为55℃,转速为1500r/min条件下,恒温搅拌混合4h,出料,即得标签胶专用复合淀粉胶黏剂。所述壳聚糖为脱乙酰度为95%的壳聚糖。所述淀粉为玉米淀粉。所述交联剂为戊二醛。所述消泡剂为乳化硅油。
[0017] 实例5按质量比为10:3将淀粉与甘油混合倒入球磨罐中,并按球料质量比为1:20加入氧化锆球磨珠,球磨混合5h,出料,得球磨料;按重量份数计,在混料机中依次加入500份水,50份球磨料,10份无机盐,15份无水乙醇,5份酪素,0.5份硼砂,4份尿素,0.5份消泡剂,于温度为55℃,转速为1500r/min条件下,恒温搅拌混合4h,出料,即得标签胶专用复合淀粉胶黏剂。所述壳聚糖为脱乙酰度为95%的壳聚糖。所述淀粉为玉米淀粉。所述无机盐是由以下重量份数的原料组成:30份氯化铁,5份氯化锌,30份氯化铜。所述消泡剂为乳化硅油。
[0018] 对比例:常州某
生物科技有限公司生产的淀粉胶粘剂。
[0019] 将实例1至5所得淀粉胶黏剂和对比例产品进行性能检测,具体检测方法如下:在温度为23℃、
相对湿度为50%的条件下,将涤纶膜裁剪成16cm×1.5cm的条状,然后将一定量的淀粉胶黏剂涂敷在条状涤纶膜的一面,并与另一条同样的涤纶膜进行粘接,粘接长度固定为10cm。待试样在室温环境下完全干燥后,使用电子万能试验机进行测定其粘结强度。检测结果如表1所示:
表1
检测内容 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5 对比例
粘结强度/MPa 0.033 0.027 0.028 0.026 0.022 0.020
由表1检测结果可知,本发明所得标签胶专用复合淀粉胶黏剂的粘结强度得到了有效提高,而且所用成分环保无害。