一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，屬于膠粘劑【技術(shù)領(lǐng)域】。按照下述步驟進行：在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水，待溫度升至40-50℃，啟動攪拌，加入淀粉，攪拌均勻；緩慢加入預(yù)處理劑，高速攪拌，升溫至70-90℃，反應(yīng)0.5~2h；緩慢加入改性劑，高速攪拌，保溫70-90℃，反應(yīng)0.5~1.5h；緩慢加入增粘劑，保溫70-90℃，反應(yīng)0.5~2.5h；加入防腐劑，攪拌均勻，降溫至40℃以下，過濾出料。本發(fā)明選用天然淀粉為主要原料，并通過對工藝條件的改進，選擇少量不含揮發(fā)性有機單體的改性劑和增粘劑，與淀粉基料進行反應(yīng)，達到降低粘度、提高固含、增加固化速度等目的。
【專利說明】一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明與一種綠色環(huán)保型化工產(chǎn)品有關(guān)，具體涉及到一種淀粉卷煙膠的制備方法，屬于膠粘劑【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]卷煙膠是一種特殊的化工產(chǎn)品，它不僅要求在經(jīng)過燃燒后仍保持無毒、無害，不影響煙卷口感，還要求產(chǎn)品固化后不能影響煙支的外觀(如翹角、翹邊)。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，卷煙膠的質(zhì)量嚴重影響著卷煙的產(chǎn)量、質(zhì)量和原材料消耗。卷煙膠理化性能的基本要求是無毒、無異味、無污染、不含有機溶劑，初粘性強、快干、流動性能良好，儲存穩(wěn)定性好，并且要適應(yīng)高速卷煙機發(fā)展的需求。
[0003]卷煙膠主要有聚合物乳液型和水溶性兩種。目前國內(nèi)使用的聚合物乳液膠主要為PVAc乳液和VAE乳液，在作為搭口膠和接嘴膠使用時，直接參與煙支的燃燒，達到一定的溫度時，會釋放出有毒氣體，對人的身體造成危害，而 且還嚴重影響煙支的口感。而傳統(tǒng)的水溶性淀粉膠因其固含量低，干燥速度慢，流動性差，儲存穩(wěn)定性不好等因素也已經(jīng)不能滿足卷煙工業(yè)的生產(chǎn)。
[0004]隨著生活質(zhì)量的提高，消費者對卷煙質(zhì)量的要求也越來越高，企業(yè)對卷煙原材料衛(wèi)生安全的要求不斷提高，對卷煙膠的衛(wèi)生安全也越來越重視。淀粉作為膠粘劑使用有著悠久的歷史，因其原材料來源豐富、價格低廉、制備工藝簡單、投資少見效快、天然環(huán)保等優(yōu)點受到了人們的高度重視。隨著吸煙與健康問題的逐漸深入，通過使用天然的淀粉來制得綠色環(huán)保型卷煙用膠粘劑已經(jīng)成為了人們研究的熱點，其發(fā)展前景十分廣闊。
[0005]由于搭口膠和接嘴膠直接參與燃燒，因此卷煙企業(yè)對原料和卷煙膠的要求很高。2004年國家煙草專賣局提出適用于高速卷煙膠的行業(yè)標準，其中指出殘留單體含量最高限量為0.5%。2010年卷煙行業(yè)更新標準(MK/JS517-2010)，增加了苯、甲苯、二甲苯、鄰苯二甲酸酯類、甲醛、乙酸乙烯酯(即醋酸乙烯酯，或醋酸乙烯、乙酸乙烯)含量的指標，其中乙酸乙烯酯單體殘留含量應(yīng)小于1000mg/kg。2012年更有卷煙廠將乙酸乙烯酯單體殘留含量要求降至 350mg/kg。
[0006]中國專利CN 101215449 A將植物的塊根、塊莖、鱗莖或球莖經(jīng)清洗、干燥、蒸濕、蒸汽干燥、粉碎后，制成粉末，按0.019Tl%的比例添加，與現(xiàn)有的搭口膠產(chǎn)品混合均勻，制得了一種功能卷煙搭口膠。此產(chǎn)品雖然添加了少量的天然改性劑，但是仍以現(xiàn)有的搭口膠產(chǎn)品為王。
[0007]中國專利CN 101760148 A以玉米淀粉為主料，加入雙氧水溶液進行氧化，制得的玉米淀粉膠粘劑用于紙張、木材、布的粘接等。此產(chǎn)品雖以玉米淀粉為主，但固含量很低，影響了膠粘劑的干燥速度，不能適應(yīng)卷煙生產(chǎn)的要求。
[0008]楊利敏在“玉米淀粉改性高速卷煙搭口膠的研究與開發(fā)”一文中提到，將玉米淀粉與次氯酸鈉、硼砂氧化，再與PVA接枝反應(yīng)，然后加入VAE707和乳化劑進行乳化反應(yīng)，并補加單體和引發(fā)劑，保溫反應(yīng)，最后過濾得到卷煙搭口膠。但該方法仍以聚乙酸乙烯酯為主，淀粉含量只占到了 5-15%，并非真正的淀粉卷煙用膠；此外，膠液殘留單體含量僅小于0.5%，遠遠不能滿足現(xiàn)在的衛(wèi)生安全標準。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提出一種綠色環(huán)保型卷煙膠的制備方法。該產(chǎn)品以天然淀粉為主要原料，通過加入少量環(huán)保型改性劑，使淀粉大分子中的羥基與改性劑反應(yīng)而賦予淀粉新的官能團，從而使淀粉膠粘劑的性能得到改善。解決了傳統(tǒng)淀粉膠粘劑流動性差、初粘性不強、儲存穩(wěn)定性不好等固有缺陷，同時也能滿足高速卷煙機的生產(chǎn)要求。該產(chǎn)品不含揮發(fā)性有機單體，符合中國卷煙行業(yè)膠粘劑的衛(wèi)生標準，滿足了綠色環(huán)保要求。
[0010]本發(fā)明環(huán)保型淀粉卷煙膠的具體制備步驟如下:一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，按照下述步驟進行:
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水，待溫度升至40-50V，啟動攪拌，加入淀粉，攪拌均勻；
(2)緩慢加入預(yù)處理劑，高速攪拌，升溫至70-90°C，反應(yīng)0.5^2h ；
(3)緩慢加入改性劑，高速攪拌，保溫70-90°C，反應(yīng)0.5^1.5h ；
(4)緩慢加入增粘劑，保溫70-90°C，反應(yīng)0.5^2.5h ；
(5)加入防腐劑，攪 拌均勻，降溫至40°C以下，過濾出料。
[0011]其中步驟(1)所述淀粉包括:玉米淀粉、臘質(zhì)玉米淀粉、糯米粉、木薯淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、白糊精、黃糊精、β-環(huán)狀糊精；優(yōu)選蠟質(zhì)玉米淀粉、酯化淀粉。以上淀粉可以一種單獨使用也可以兩種或兩種以上配合使用。
[0012]其中步驟(2)所述預(yù)處理劑包括:氫氧化鈉、蘋果酸鈉、磷酸氫鈉、亞磷酸氫鈉，優(yōu)選氫氧化鈉、磷酸氫鈉。以上改性劑可以一種單獨使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0.03^0.1:1。
[0013]其中步驟(3)所述改性劑包括:醋酸酐、富馬酸、馬來酸酐、過氧化氫、蘋果酸，優(yōu)選馬來酸酐和醋酸酐。以上改性劑可以一種單獨使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為Λ 25:1。
[0014]其中步驟(4)所述的增粘劑包括:松香甘油酯、木質(zhì)素、羧甲基纖維素鈉、馬來松香(使用前將其配成溶液)，蔗糖。以上增粘劑可以一種單獨使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0-ο.1:1。
[0015]其中步驟(5)所述的防腐劑包括:苯甲酸、苯甲酸鈉、山梨酸、山梨酸鉀、丙酸鈣、丙酸鈉、脫氫乙酸鈉、乳酸鈉、雙乙酸鈉、對羥基苯甲酸乙酯；優(yōu)選山梨酸和山梨酸鉀。以上防腐劑可以一種單獨使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0.001 ~0.005:1。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點
本發(fā)明的優(yōu)點在于選用天然淀粉為主要原料，并通過對工藝條件的改進，選擇少量不含揮發(fā)性有機單體的改性劑和增粘劑，與淀粉基料進行反應(yīng)，達到降低粘度、提高固含、增加固化速度等目的。
[0017]由于淀粉側(cè)鏈上含有活潑的羥基，可與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而賦予淀粉新的官能團。淀粉分散系在冷卻和老化期間，容易形成凝膠，這與淀粉分子間的締合有關(guān)。酯化作用能夠防止或者減弱支鏈分子外側(cè)的締合作用，從而減弱結(jié)晶或凝膠現(xiàn)象，降低淀粉原膠的粘度，使固含量得以增加，彌補了淀粉卷煙膠流動性差、儲存期短的缺陷，從而提高膠粘劑的固化速度；同時加入環(huán)保型增粘劑，以提高淀粉膠的初粘性。
[0018]用本方法制得的卷煙膠，不僅價格低廉，而且綠色環(huán)保，對人體無毒副作用，具有“綠色煙膠”之美譽。
【具體實施方式】
[0019]下列實施例用于對本發(fā)明作進一步說明，但決不限制本發(fā)明的范圍。
[0020]實施例1
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入白糊精150g，按理論固含量(24%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至50°C，啟動攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入氫氧化鈉4.5g，高速攪拌，升溫至90°C，反應(yīng)2h ;
(3)加入山梨酸鉀0.15g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過濾出料。
[0021]實施例2
(O在帶有攪拌裝置 的反應(yīng)釜中加入環(huán)狀糊精30g，蠟質(zhì)玉米淀粉120g，按理論固含量(37%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至50°C，啟動攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入15g磷酸氫鈉，高速攪拌，升溫至85°C，反應(yīng)1.5h ；
(3)加入0.3g苯甲酸鈉，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過濾出料。
[0022]實施例3
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入酯化淀粉180g，按理論固含量(28%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至45 °C，啟動攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入磷酸氫鈉5.4g,高速攪拌,升溫至80V，反應(yīng)Ih ；
(3)緩慢加入醋酸酐36g，在70°C的條件下保溫，反應(yīng)0.5h ；
(4)加入對羥基苯甲酸乙酯0.40g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過濾出料。
[0023]實施例4
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入加入蠟質(zhì)玉米淀粉230g，按理論固含量(34%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至50°C，啟動攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入IOg氫氧化鈉和8.4g磷酸氫鈉，高速攪拌，升溫至80V，反應(yīng)2h;
(3)緩慢加入27.6g馬來酸酐，攪拌均勻，在80°C的條件下反應(yīng)1.5h ；
(4)加入4%的馬來松香水溶液62g，攪拌均勻，保溫80°C，反應(yīng)Ih;
(5)加入11.5g鹿糖,攪拌均勻，反應(yīng)Ih ;
(6)加入0.69g山梨酸，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過濾出料。
[0024]實施例5
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入加入氧化淀粉210g，羧甲基纖維素鈉4g，按理論固含量(32%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至40°C，啟動攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入氫氧化鈉10g，再加入4.7g磷酸氫鈉，高速攪拌，升溫至70°C，反應(yīng)0.5h ；
(3)加入21g馬來酸酐，升溫至90°C，在此條件下反應(yīng)1.5h ；
(4)加入0.42g苯甲酸鈉，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過濾出料。
[0025]實施例6(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入酯化淀粉260g，按理論固含量(36%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至45 °C，啟動攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入13g氫氧化鈉，高速攪拌，升溫至80°C，反應(yīng)Ih;
(3)緩慢加入33.8g富馬酸，攪拌均勻，在70°C的條件下反應(yīng)4min;
(4)加入蔗糖26g，攪拌均勻，保溫80°C，反應(yīng)1.5h;
(5)加入山梨酸鉀1.3g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過濾出料。
[0026]實施例7
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入蠟質(zhì)玉米淀粉330g，羧甲基纖維素鈉4g，按理論固含量(38%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至50°C，啟動攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入20g氫氧化鈉，高速攪拌，升溫至80°C，反應(yīng)2h;
(3)緩慢加入82.5g馬來酸酐，攪拌均勻，在80°C的條件下反應(yīng)4min ；
(4)加入3%的馬來松香水溶液55g，攪拌均勻，保溫80°C，反應(yīng)Ih;
(5)加入苯甲酸鈉1.65g，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過濾出料。
[0027]實施例8
(1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入蠟質(zhì)玉米淀粉360g，按固含量(40%)調(diào)節(jié)加水量，待溫度升至50°C，啟動攪拌，攪拌均勻；
(2)緩慢加入18.8g氫氧化鈉和IOg磷酸氫鈉，高速攪拌，升溫至90°C，反應(yīng)1.5h;
(3)緩慢加入36g馬來酸酐，攪拌均勻，在90°C的條件下反應(yīng)5min；
(4)加入6%的馬來松香溶液24g，攪拌均勻，保溫90°C，反應(yīng)Ih;
(5)加入蔗糖20g，攪拌均勻，保溫80°C，反應(yīng)Ih;
(6)加入1.5g山梨酸，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過濾出料。
[0028]性能測試:
粘度:用NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計對乳液進行測定，按GB/T 2794-1995測定。測試溫度為25±0.50C ο
[0029]初粘率:取一塊25cm2大小的毛紙，均勻涂膠后與另一塊同樣大小、品種的紙張粘合，25°C恒溫，Imin后檢查粘接情況，凡沒有出現(xiàn)拉毛處為未粘接，
初粘率=(Jf-Jf1) /JfXlOO0Zo
式中#為涂I父總面積，i/；為未粘接紙張面積。
[0030]同一組試樣同時測試，一種樣品重復(fù)五次，取平均值，初粘率大于90%視為合格。
[0031]機械穩(wěn)定性:在離心機中以3000r/min轉(zhuǎn)速,離心沉降7.5min。
[0032]儲存穩(wěn)定性:膠液置于密閉容器中，放于室溫(15~30°C)內(nèi)見光處，記錄瓶中明顯觀察到分層或有凝膠沉淀物出現(xiàn)所存放的時間。
[0033]pH值:按照GB/T14518-1993規(guī)定進行測試。
[0034]上述實施例所得產(chǎn)品主要性能列于下表:
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于按照下述步驟進行: (1)在帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中加入水，待溫度升至40-50°C，啟動攪拌，加入淀粉，攪拌均勻； (2)緩慢加入預(yù)處理劑，高速攪拌，升溫至70-90°C，反應(yīng)0.5^2h ； (3)緩慢加入改性劑，高速攪拌，保溫70-90°C，反應(yīng)0.5^1.5h ； (4)緩慢加入增粘劑，保溫70-90°C，反應(yīng)0.5^2.5h ； (5)加入防腐劑，攪拌均勻，降溫至40°C以下，過濾出料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(1)所述淀粉為玉米淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉、糯米粉、木薯淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、白糊精、黃糊精、β -環(huán)狀糊精；優(yōu)選蠟質(zhì)玉米淀粉、酯化淀粉；以上淀粉可以一種單獨使用也可以兩種或兩種以上配合使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(2)所述預(yù)處理劑為氫氧化鈉、蘋果酸鈉、磷酸氫鈉、亞磷酸氫鈉，優(yōu)選氫氧化鈉、磷酸氫鈉。
4.以上改性劑可以一種單獨使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0.03~0.1:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(3)所述改性劑為醋酸酐、富馬酸、馬來酸酐、過氧化氫、蘋果酸，優(yōu)選馬來酸酐和醋酸酐；以上改性劑可以一種單獨使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0~0.25:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(4)所述的增粘劑為松香甘油酯、木質(zhì)素、羧甲基纖維素鈉、馬來松香，蔗糖；以上增粘劑可以一種單獨使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0-0.1:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型淀粉卷煙膠的制備方法，其特征在于其中步驟(5)所述的防腐劑為苯甲酸、苯甲酸鈉、山梨酸、山梨酸鉀、丙酸鈣、丙酸鈉、脫氫乙酸鈉、乳酸鈉、雙乙酸鈉、對羥基苯甲酸乙酯；優(yōu)選山梨酸和山梨酸鉀；以上防腐劑可以一種單獨使用也可以兩種或兩種以上配合使用，其與淀粉的質(zhì)量比為:0.00 0.005:1。
【文檔編號】C09J11/06GK103773276SQ201410018852
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】杜郢, 董艷艷 申請人:常州大學(xué)