CN106400587B - 一种改性淀粉表面施胶剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性淀粉表面施胶剂的制备方法，属于施胶剂制备技术领域。本发明首先利用双氧水和乙醇溶液对木薯淀粉进行氧化处理后，再加入氯磺酸及冰醋酸在冰水浴条件下，进行磺化处理，得到改性木薯淀粉，最后利用筛选培养基对嗜热脂肪芽孢杆菌进行筛选培养，将获得的菌种对改性木薯淀粉进行改性，增加疏水性，最后添加天然甲壳素作为粘合剂的同时增加抗菌效果，从而制得改性淀粉表面施胶剂，本发明制备的改性淀粉表面施胶剂不易霉变，且涂布后形成的膜层不易开裂和不易受潮，提高了纸张的环氧强度和抗水性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性淀粉表面施胶剂的制备方法，属于施胶剂制备技术领域。
背景技术
随着当前造纸、印刷及相关领域的不断发展，对于表面施胶剂提高纸和纸板表面性能和印刷适应性的要求也越来越高。表面施胶剂的制备越来越受到造纸业的重视，它与造纸原料结构调整、印刷方式多样化、高速化和纸制品高品质化的发展趋势等有关，所以表面施胶的作用及其优势显得尤为突出。表面施胶处理直接作用于纸张表面，克服了内添加助剂存在的纸机系统污染、起泡、高温抄造施胶度低等一系列操作性问题。
常用的表面施胶剂有烷基烯酮二聚体施胶剂，其有较好的抗水性能，但其存在着和纤维的亲和力较差，对环压和挺度的贡献不大，乳液在存放期内易水解影响施胶效果，且存在熟化期的问题，即纸张下机后要过一定时间才能达到最大施胶度，在熟化期内由于吸收水分使环压强度下降幅度很大，同时使抗水性也有所下降。有人提出了使用天然高分子表面施胶剂（主要是淀粉及其改性物），淀粉及其改性物是最常用的载体，改性后的淀粉与纤维的结合力更好，对纸制品掉毛掉粉有一定改善作用，但干燥后膜层发脆易开裂，受潮后表面发粘，影响纸张的抗水性和环压强度，另外淀粉容易霉变，会引起乳液变质，因此施胶效果往往欠佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有的天然高分子表面施胶剂干燥后膜层发脆易开裂，受潮后表面发粘，从而影响纸张的抗水性和强度，且容易霉变，影响施胶效果的问题，本发明首先利用双氧水和乙醇溶液对木薯淀粉进行氧化处理后，再加入氯磺酸及冰醋酸在冰水浴条件下，进行磺化处理，得到改性木薯淀粉，最后利用筛选培养基对嗜热脂肪芽孢杆菌进行筛选培养，将获得的菌种对改性木薯淀粉进行改性，增加疏水性，最后添加天然甲壳素作为粘合剂的同时增加抗菌效果，从而制得改性淀粉表面施胶剂，本发明制备的改性淀粉表面施胶剂不易霉变，且涂布后形成的膜层不易开裂和不易受潮，提高了纸张的环氧强度和抗水性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，取40～50份木薯淀粉、60～70份质量分数为70％乙醇溶液、12～16份氯磺酸、14～19份质量分数为15％双氧水及12～15份冰醋酸，首先依次将上述重量份数的木薯淀粉、质量分数为70％乙醇溶液及质量分数为15％双氧水放入带有搅拌器、温度计及滴液漏斗的四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为55～60℃，以300r/min搅拌1～2h；
（2）在上述搅拌结束后，将四口烧瓶置于冰水浴中，再将上述重量份数的氯磺酸及冰醋酸混合均匀，得混合液，并使用滴液漏斗将其滴加入四口烧瓶中，控制滴加速度为2滴/s，以250r/min进行搅拌，在滴加完成后继续搅拌3～6h，随后将四口烧瓶取出，使用1.5mol/L氢氧化钠溶液调节四口烧瓶中混合物pH至中性；
（3）在上述pH调节后将四口烧瓶置于室温下静置1～2h，再进行减压过滤，收集滤渣，并将滤渣与其质量2～3倍的去离子水混合均匀，再进行喷雾干燥，收集干燥物，得改性木薯淀粉，备用；
（4）按重量份数计，取42～44份蔗糖、32～36份蛋白胨、26～28份酵母浸膏、7～9份亮氨酸、1～2份链霉素、3～6份石油醚及2～4份柠檬酸铵，搅拌均匀，并放入高温灭菌锅中杀菌消毒，得筛选培养基，按接种量10～15％，将嗜热脂肪芽孢杆菌接种至筛选培养基，并将接种后的筛选培养基置于恒温培养箱中，设定温度为57～62℃，培养20～24h；
（5）在培养结束后，将筛选培养基取出，使用无菌水淋洗筛选培养基表面，直至其表面无菌丝，收集淋洗液，按质量比1:3～1:5，将淋洗液与步骤（3）备用的改性木薯淀粉放入容器中混合均匀，并将容器于57～62℃条件下静置2～3h后，向容器中加入淋洗液质量30～40％的甲壳素，再将容器置于紫外线灭菌灯下杀菌消毒，即可得改性淀粉表面施胶剂。
本发明的应用方法：首先将瓦楞原纸按要求平铺于玻璃板上，并将一端进行固定后，将本发明制备的改性淀粉表面施胶剂均匀涂布于固定后的原纸上，控制涂布的量为25～35g/m2，待涂布结束后，将施胶后的纸张自然风干3～5min后，再置于温度为90～105℃烘干机中烘干1～3min即可。
经检测，本发明制备的改性淀粉表面施胶剂涂布后形成的膜不易开裂，不易受潮，得到的纸张平压强度达到96N以上，边压强度达到765N/m以上，掉屑量低于1.025g/m2。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的改性淀粉表面施胶剂涂布后形成的膜不易开裂，不易受潮，撕裂指数达到38.65～41.25mN·m2/g， 提高了纸张的强度和抗水性能；
（2）本发明制备的改性淀粉表面施胶剂与纸张的结合力较高，减少了纸张的掉屑量，且掉屑量低于1.025g/m2；
（3）本发明制备的改性淀粉表面施胶剂不易发生霉变，易存储，施胶方法简易，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
首先按重量份数计，取40～50份木薯淀粉、60～70份质量分数为70％乙醇溶液、12～16份氯磺酸、14～19份质量分数为15％双氧水及12～15份冰醋酸，首先依次将上述重量份数的木薯淀粉、质量分数为70％乙醇溶液及质量分数为15％双氧水放入带有搅拌器、温度计及滴液漏斗的四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为55～60℃，以300r/min搅拌1～2h；在上述搅拌结束后，将四口烧瓶置于冰水浴中，再将上述重量份数的氯磺酸及冰醋酸混合均匀，得混合液，并使用滴液漏斗将其滴加入四口烧瓶中，控制滴加速度为2滴/s，以250r/min进行搅拌，在滴加完成后继续搅拌3～6h，随后将四口烧瓶取出，使用1.5mol/L氢氧化钠溶液调节四口烧瓶中混合物pH至中性；再在上述pH调节后将四口烧瓶置于室温下静置1～2h，再进行减压过滤，收集滤渣，并将滤渣与其质量2～3倍的去离子水混合均匀，再进行喷雾干燥，收集干燥物，得改性木薯淀粉，备用；接着按重量份数计，取42～44份蔗糖、32～36份蛋白胨、26～28份酵母浸膏、7～9份亮氨酸、1～2份链霉素、3～6份石油醚及2～4份柠檬酸铵，搅拌均匀，并放入高温灭菌锅中杀菌消毒，得筛选培养基，按接种量10～15％，将嗜热脂肪芽孢杆菌接种至筛选培养基，并将接种后的筛选培养基置于恒温培养箱中，设定温度为57～62℃，培养20～24h；最后在培养结束后，将筛选培养基取出，使用无菌水淋洗筛选培养基表面，直至其表面无菌丝，收集淋洗液，按质量比1:3～1:5，将淋洗液与备用的改性木薯淀粉放入容器中混合均匀，并将容器于57～62℃条件下静置2～3h后，向容器中加入淋洗液质量30～40％的甲壳素，再将容器置于紫外线灭菌灯下杀菌消毒，即可得改性淀粉表面施胶剂。
实例1
首先按重量份数计，取50份木薯淀粉、70份质量分数为70％乙醇溶液、16份氯磺酸、19份质量分数为15％双氧水及15份冰醋酸，首先依次将上述重量份数的木薯淀粉、质量分数为70％乙醇溶液及质量分数为15％双氧水放入带有搅拌器、温度计及滴液漏斗的四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为60℃，以300r/min搅拌2h；在上述搅拌结束后，将四口烧瓶置于冰水浴中，再将上述重量份数的氯磺酸及冰醋酸混合均匀，得混合液，并使用滴液漏斗将其滴加入四口烧瓶中，控制滴加速度为2滴/s，以250r/min进行搅拌，在滴加完成后继续搅拌6h，随后将四口烧瓶取出，使用1.5mol/L氢氧化钠溶液调节四口烧瓶中混合物pH至中性；再在上述pH调节后将四口烧瓶置于室温下静置2h，再进行减压过滤，收集滤渣，并将滤渣与其质量3倍的去离子水混合均匀，再进行喷雾干燥，收集干燥物，得改性木薯淀粉，备用；接着按重量份数计，取44份蔗糖、36份蛋白胨、28份酵母浸膏、9份亮氨酸、2份链霉素、6份石油醚及4份柠檬酸铵，搅拌均匀，并放入高温灭菌锅中杀菌消毒，得筛选培养基，按接种量15％，将嗜热脂肪芽孢杆菌接种至筛选培养基，并将接种后的筛选培养基置于恒温培养箱中，设定温度为62℃，培养24h；最后在培养结束后，将筛选培养基取出，使用无菌水淋洗筛选培养基表面，直至其表面无菌丝，收集淋洗液，按质量比1:5，将淋洗液与备用的改性木薯淀粉放入容器中混合均匀，并将容器于62℃条件下静置3h后，向容器中加入淋洗液质量40％的甲壳素，再将容器置于紫外线灭菌灯下杀菌消毒，即可得改性淀粉表面施胶剂。
首先将瓦楞原纸按要求平铺于玻璃板上，并将一端进行固定后，将本发明制备的改性淀粉表面施胶剂均匀涂布于固定后的原纸上，控制涂布的量为35g/m2，待涂布结束后，将施胶后的纸张自然风干5min后，再置于温度为105℃烘干机中烘干3min即可。经检测，本发明制备的改性淀粉表面施胶剂涂布后形成的膜不易开裂，不易受潮，得到的纸张平压强度达到97N，边压强度达到767N/m，掉屑量为1.015g/m2。
实例2
首先按重量份数计，取40份木薯淀粉、60份质量分数为70％乙醇溶液、12份氯磺酸、14份质量分数为15％双氧水及12份冰醋酸，首先依次将上述重量份数的木薯淀粉、质量分数为70％乙醇溶液及质量分数为15％双氧水放入带有搅拌器、温度计及滴液漏斗的四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为55℃，以300r/min搅拌1h；在上述搅拌结束后，将四口烧瓶置于冰水浴中，再将上述重量份数的氯磺酸及冰醋酸混合均匀，得混合液，并使用滴液漏斗将其滴加入四口烧瓶中，控制滴加速度为2滴/s，以250r/min进行搅拌，在滴加完成后继续搅拌3h，随后将四口烧瓶取出，使用1.5mol/L氢氧化钠溶液调节四口烧瓶中混合物pH至中性；再在上述pH调节后将四口烧瓶置于室温下静置1h，再进行减压过滤，收集滤渣，并将滤渣与其质量2倍的去离子水混合均匀，再进行喷雾干燥，收集干燥物，得改性木薯淀粉，备用；接着按重量份数计，取42份蔗糖、32份蛋白胨、26份酵母浸膏、7份亮氨酸、1份链霉素、3份石油醚及2份柠檬酸铵，搅拌均匀，并放入高温灭菌锅中杀菌消毒，得筛选培养基，按接种量10％，将嗜热脂肪芽孢杆菌接种至筛选培养基，并将接种后的筛选培养基置于恒温培养箱中，设定温度为57℃，培养20h；最后在培养结束后，将筛选培养基取出，使用无菌水淋洗筛选培养基表面，直至其表面无菌丝，收集淋洗液，按质量比1:3，将淋洗液与备用的改性木薯淀粉放入容器中混合均匀，并将容器于57℃条件下静置2h后，向容器中加入淋洗液质量30％的甲壳素，再将容器置于紫外线灭菌灯下杀菌消毒，即可得改性淀粉表面施胶剂。
首先将瓦楞原纸按要求平铺于玻璃板上，并将一端进行固定后，将本发明制备的改性淀粉表面施胶剂均匀涂布于固定后的原纸上，控制涂布的量为25g/m2，待涂布结束后，将施胶后的纸张自然风干3min后，再置于温度为90℃烘干机中烘干1min即可。经检测，本发明制备的改性淀粉表面施胶剂涂布后形成的膜不易开裂，不易受潮，得到的纸张平压强度达到98N，边压强度达到768N/m，掉屑量低于1.022g/m2。
实例3
首先按重量份数计，取45份木薯淀粉、65份质量分数为70％乙醇溶液、14份氯磺酸、16份质量分数为15％双氧水及13份冰醋酸，首先依次将上述重量份数的木薯淀粉、质量分数为70％乙醇溶液及质量分数为15％双氧水放入带有搅拌器、温度计及滴液漏斗的四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为57℃，以300r/min搅拌2h；在上述搅拌结束后，将四口烧瓶置于冰水浴中，再将上述重量份数的氯磺酸及冰醋酸混合均匀，得混合液，并使用滴液漏斗将其滴加入四口烧瓶中，控制滴加速度为2滴/s，以250r/min进行搅拌，在滴加完成后继续搅拌5h，随后将四口烧瓶取出，使用1.5mol/L氢氧化钠溶液调节四口烧瓶中混合物pH至中性；再在上述pH调节后将四口烧瓶置于室温下静置2h，再进行减压过滤，收集滤渣，并将滤渣与其质量2倍的去离子水混合均匀，再进行喷雾干燥，收集干燥物，得改性木薯淀粉，备用；接着按重量份数计，取43份蔗糖、33份蛋白胨、27份酵母浸膏、8份亮氨酸、1份链霉素、5份石油醚及3份柠檬酸铵，搅拌均匀，并放入高温灭菌锅中杀菌消毒，得筛选培养基，按接种量12％，将嗜热脂肪芽孢杆菌接种至筛选培养基，并将接种后的筛选培养基置于恒温培养箱中，设定温度为60℃，培养22h；最后在培养结束后，将筛选培养基取出，使用无菌水淋洗筛选培养基表面，直至其表面无菌丝，收集淋洗液，按质量比1:4，将淋洗液与备用的改性木薯淀粉放入容器中混合均匀，并将容器于60℃条件下静置2h后，向容器中加入淋洗液质量35％的甲壳素，再将容器置于紫外线灭菌灯下杀菌消毒，即可得改性淀粉表面施胶剂。
首先将瓦楞原纸按要求平铺于玻璃板上，并将一端进行固定后，将本发明制备的改性淀粉表面施胶剂均匀涂布于固定后的原纸上，控制涂布的量为30g/m2，待涂布结束后，将施胶后的纸张自然风干4min后，再置于温度为100℃烘干机中烘干2min即可。经检测，本发明制备的改性淀粉表面施胶剂涂布后形成的膜不易开裂，不易受潮，得到的纸张平压强度达到98N，边压强度达到779N/m，掉屑量为1.005g/m2。
Claims (1)
1.一种改性淀粉表面施胶剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，取40～50份木薯淀粉、60～70份质量分数为70％乙醇溶液、12～16份氯磺酸、14～19份质量分数为15％双氧水及12～15份冰醋酸，首先依次将上述重量份数的木薯淀粉、质量分数为70％乙醇溶液及质量分数为15％双氧水放入带有搅拌器、温度计及滴液漏斗的四口烧瓶中，并将四口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为55～60℃，以300r/min搅拌1～2h；
（2）在上述搅拌结束后，将四口烧瓶置于冰水浴中，再将上述重量份数的氯磺酸及冰醋酸混合均匀，得混合液，并使用滴液漏斗将其滴加入四口烧瓶中，控制滴加速度为2滴/s，以250r/min进行搅拌，在滴加完成后继续搅拌3～6h，随后将四口烧瓶取出，使用1.5mol/L氢氧化钠溶液调节四口烧瓶中混合物pH至中性；
（3）在上述pH调节后将四口烧瓶置于室温下静置1～2h，再进行减压过滤，收集滤渣，并将滤渣与其质量2～3倍的去离子水混合均匀，再进行喷雾干燥，收集干燥物，得改性木薯淀粉，备用；
（4）按重量份数计，取42～44份蔗糖、32～36份蛋白胨、26～28份酵母浸膏、7～9份亮氨酸、1～2份链霉素、3～6份石油醚及2～4份柠檬酸铵，搅拌均匀，并放入高温灭菌锅中杀菌消毒，得筛选培养基，按接种量10～15％，将嗜热脂肪芽孢杆菌接种至筛选培养基，并将接种后的筛选培养基置于恒温培养箱中，设定温度为57～62℃，培养20～24h；
（5）在培养结束后，将筛选培养基取出，使用无菌水淋洗筛选培养基表面，直至其表面无菌丝，收集淋洗液，按质量比1:3～1:5，将淋洗液与步骤（3）备用的改性木薯淀粉放入容器中混合均匀，并将容器于57～62℃条件下静置2～3h后，向容器中加入淋洗液质量30～40％的甲壳素，再将容器置于紫外线灭菌灯下杀菌消毒，即可得改性淀粉表面施胶剂。
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