一种富含纳米粒子的壁纸胶用变性淀粉的半干制备方法技术

本发明专利技术涉及壁纸胶领域，公开了一种富含纳米粒子的壁纸胶用变性淀粉的半干制备方法，包括：1）混合预碱化处理；2）分散活化处理；3）基团强化反应；4）羧甲基醚化反应；5）增效处理。本发明专利技术利用特殊的半干法工艺来制备壁纸胶用变性淀粉产品。该产品应用到壁纸胶的生产中，分散过程无需加热熬制即可制备出一种冷水可溶性好、相容性强、粘结力高、冻融稳定、环保性好、开胶量高的壁纸胶用组合物材料。

Semi dry preparation of modified starch for wallpaper adhesive rich in nano particles

【技术实现步骤摘要】
一种富含纳米粒子的壁纸胶用变性淀粉的半干制备方法
本专利技术涉及壁纸胶领域，尤其涉及一种富含纳米粒子的壁纸胶用变性淀粉的半干制备方法。
技术介绍
壁纸，也称为墙纸，是现代装饰行业中应用相当广泛的一种室内装饰材料。因其具有图案丰富、色彩多样、豪华气派、安全环保、施工方便、价格适宜等多种特点，在欧美、东南亚、日本等发达国家和地区得到相当程度的普及。壁纸作为一种装饰材料，须通过与性能优异的专用壁纸胶来配合使用才能达到良好的室内装饰效果。目前，市场上常见的壁纸胶较多含有游离(缩)醛、VOC、苯酚、芳香烃类、有机挥发物等有害物质，对人体健康和环境产生危害，造成人们对这些产品有一定的排斥心理，而且，常规的白胶、乙烯类聚合物产品属不可再生资源，不仅需要消耗大量的能源，而且常规的产品质量参差不齐，对人类环境的污染也日益严重，针对这种现状，部分国内外公司相继开发出了以淀粉为原料的壁纸胶类产品，该类产品环保性能良好，黏贴性能优良，且不含醛类等有害物质，属于无毒、绿色建康型产品，受到市场的青睐。通过对已公开专利及现有产品查询，了解到：河南恒瑞的吴磊等在专利CN104497155A(B)中公开了环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉及其制备方法，主要利用淀粉在湿法工艺条件下利用交联、醚化工艺技术得到的一种可应用于壁纸胶的淀粉产品。广东东美的罗丽静等在专利CN108003247A中公开了一种壁纸胶用变性淀粉的制备方法，主要利用淀粉在湿法条件下氧化、交联、醋酸乙烯酯化技术得到一种可用于壁纸胶的淀粉产品。江南大学的顾正彪等在专利CN106433512A中公开了一种通过氧化、偶联糊化工艺制备淀粉用墙纸胶，其利用淀粉在湿法条件下氧化、糊化后再氧化及偶联化技术得到的一种可用于壁纸胶使用的淀粉产品。嘉力丰的吴通明等在专利CN106256836A中公开了一种环保型淀粉基壁纸胶用变性淀粉及其制备方法，其主要是利用原淀粉、柠檬酸钠、乙二胺四乙酸二钠、三偏磷酸钠等复配制备的一种既可以有效去除重金属离子，又色泽洁白，且不容易变稀化水的壁纸胶用淀粉产品。福洋生物的赵伟等在专利CN108084285A中公开了一种环保型壁纸胶用变性淀粉及其制备方法。其主要利用蜡质、木薯等淀粉，通过醚化、交联制备一种壁纸胶用淀粉产品。诸城兴贸的孙纯锐等在专利CN201810252482中公开了一种耐水型环保墙纸胶的制备工艺，其主要利用预糊化交联辛烯基琥珀酸淀粉铝及预糊化氧化交联淀粉等混合制备了一种耐水型环保的壁纸胶的加工工艺。山东梦想的顾严飞在专利CN107880811A中公开了一种用于儿童房装修用的壁纸胶及其制备方法的专利，专利技术中提到利用不同种类的淀粉材料及黄原胶、单硬脂酸甘油酯、防霉剂等物质混合处理而成壁纸胶。以上相关专利中的技术方案归纳起来：基本都是利用不同的淀粉在湿法工艺或者利用在混合技术条件下制备出的不同类型的壁纸胶类使用的产品。通常工业用变性淀粉的生产分为湿法、干法和半干法两种，湿法生产工艺需经过：原淀粉调浆-反应-洗涤-脱水-干燥-筛分-成品等步骤来得到变性淀粉。但是，针对冷水可溶的变性淀粉产品，目前，都是利用湿法工艺并利用大量有机溶剂来生产，过程需要添加大量的有机溶剂来保护反应的正常进行，并且牵涉到后期淀粉洗涤、有机溶剂回收、环境污染较重等诸多问题，使得制备该类产品在湿法生产工艺中较难得到有效推广。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种富含纳米粒子的壁纸胶用变性淀粉的半干制备方法，本专利技术利用特殊的半干法工艺来制备壁纸胶用变性淀粉产品。该产品应用到壁纸胶的生产中，分散过程无需加热熬制即可制备出一种冷水可溶性好、粘结力高、冻融稳定、环保性好、开胶量高的壁纸胶用组合物材料。本专利技术的具体技术方案为：一种富含纳米粒子的壁纸胶用变性淀粉的半干制备方法，包括以下步骤：1)混合预碱化处理：对淀粉原料进行搅拌，依次加入纳米粒子及碱催化剂混合搅拌。2)分散活化处理：向步骤1)所得产物中添加分散活化剂，在20-45℃下分子活化修饰处理10-50min，处理后淀粉含水率控制在15-30wt％。3)基团强化反应：向步骤2)所得产物中添加基团强化剂和特性改善剂的混合物，在20-60℃下基团强化反应10-60min。4)羧甲基醚化反应：向步骤2)所得产物中添加羧甲基醚化剂，在50-90℃下进行羧甲基双分子置换醚化反应30-200min。5)增效处理：将步骤2)所得产物降温后添加增效助剂进行反应，反应后出料粉碎过筛包装成品。本专利技术上述步骤中，主要的反应机理如下：1)混合预碱化处理：对淀粉原料进行搅拌，依次加入纳米粒子及碱催化剂混合搅拌，主要是引入纳米粒子参与修饰处理，可在淀粉分子表面形成巨大的表面疏水层，有效降低淀粉分子间摩擦系数，外观表现为粉体具有了更好的易流动特性，提高反应效率，同时大大降低由于高水分条件下带来的设备负荷，同时加入碱性催化剂，主要是利用碱性催化剂与淀粉混合预处理，提高反应体系的pH值，提供更多的反应活性中心点，为后期淀粉与基团强化助剂的反应和羧甲基醚化反应创造更有利的条件。2)分散活化处理：该步骤主要是在1)反应的基础上添加适量的分散活化剂以便提供一种介于淀粉湿法和干法之间的一种反应环境，在一定温度条件下处理一定时间，可有效配合碱化处理阶段，最大限度保证完成必要的淀粉分子表面的修饰处理，为后期的步骤3)、4)阶段的反应提供最佳状态的分子状态。同时结合考虑水分含量必须适度，水分偏高将导致设备负荷增加，制造成本上升；水分偏低将导致淀粉分子表面修饰处理程度不够，难以提供足够的反应活化点，将直接导致羧甲基醚化反应效率低，改性得到的淀粉产品粘度偏低、水溶性差，无法得到高开胶量、高粘度的水溶性产品。3)基团强化反应：该反应步骤中基团强化剂和特性改善剂的混合物的引入，主要是为了引入活泼的双功能基团，在合适的温度和反应时间及pH值环境下，对修饰后的淀粉进行强化反应，淀粉的醇羟基与基团强化剂形成二醚键，形成多维空间网络结构，从而明显增大淀粉的平均分子量，使得淀粉颗粒中的直连淀粉和支链淀粉之间氢键的结合能进一步提高和加强，为得到较高粘度、开胶量及适度水溶性产品，提供必要的反应保证。特别地，引入已经预混合的特性改善剂与基团强化剂，可以有效增加基团强化助剂与碱化修饰后的淀粉的反应活化接触面，提高单位浓度和反应效率，同时可以防止因基团强化试剂添加后导致局部浓度过高带来的反应不均匀，难以得到淀粉产品对高粘度、水溶性适度，较高开胶量的指标要求，导致实验失败。4)羧甲基醚化反应：该步骤主要利用羧甲基醚化剂(优选自制的)添加到反应物中，优先与淀粉C2、C3上的醇羟基发生双分子亲核取代反应，从而在合适的温度和反应时间及pH值环境下，得到得到冷水可溶的壁纸胶用变性淀粉初品。5)增效处理：该步骤主要在于综合考虑该淀粉产品在壁纸胶中的应用要要求而确定的，工艺中引入合适量及配比的增效助剂添加配伍，可有效提供后期壁纸胶产品的稳定性能，延长货架保质期、提高产品应用具有更加优良本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富含纳米粒子的壁纸胶用变性淀粉的半干制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n1）混合预碱化处理：对淀粉原料进行搅拌，依次加入纳米粒子及碱催化剂混合搅拌；/n2）分散活化处理：向步骤1）所得产物中添加分散活化剂，在15-50℃下分子活化修饰处理5-60min，处理后淀粉含水率控制在15-30wt%；/n3）基团强化反应：向步骤2）所得产物中添加特性改善剂和基团强化剂的混合物，在20-60℃下基团强化反应10-60min；/n4）羧甲基醚化反应：向步骤2）所得产物中添加羧甲基醚化剂，在50--90℃下进行羧甲基双分子置换醚化反应30-200min；/n5）增效处理：将步骤2）所得产物降温后添加增效助剂进行反应，反应后出料粉碎过筛包装成品。/n

【技术特征摘要】
1.一种富含纳米粒子的壁纸胶用变性淀粉的半干制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）混合预碱化处理：对淀粉原料进行搅拌，依次加入纳米粒子及碱催化剂混合搅拌；
2）分散活化处理：向步骤1）所得产物中添加分散活化剂，在15-50℃下分子活化修饰处理5-60min，处理后淀粉含水率控制在15-30wt%；
3）基团强化反应：向步骤2）所得产物中添加特性改善剂和基团强化剂的混合物，在20-60℃下基团强化反应10-60min；
4）羧甲基醚化反应：向步骤2）所得产物中添加羧甲基醚化剂，在50--90℃下进行羧甲基双分子置换醚化反应30-200min；
5）增效处理：将步骤2）所得产物降温后添加增效助剂进行反应，反应后出料粉碎过筛包装成品。


2.如权利要求1所述的一种富含纳米粒子的壁纸胶用变性淀粉的半干制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述淀粉原料选自蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉中的一种或几种。


3.如权利要求1所述的一种富含纳米粒子的壁纸胶用变性淀粉的半干制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述纳米粒子选自粒径为10-40nm的纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米四氧化三钛中的一种或几种；纳米粒子的用量为淀粉原料质量的0.01-1%。


4.如权利要求1所述的一种富含纳米粒子的壁纸胶用变性淀粉的半干制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述碱催化剂选自三乙醇胺、偏硅酸钠、氢氧化钠、铝酸钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、磷酸氢二钠中的一种或几种；所述催化剂的用量为淀粉原料质量的3-8%；混合搅拌时间为5-60min。


5.如权利要求1所述的一种富含纳米粒子的壁纸胶用变性淀粉的半干制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述分散活化剂为乙醇、脂肪醇聚醚硫酸盐、异丙醇、PEG...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚臻，杨勇，姚献平，郑丽萍，
申请(专利权)人：杭州纸友科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33