技术领域
本发明涉及一种淀粉基生物胶乳及其制备方法，属于轻工化工技术领域。
技术背景
随着造纸行业的发展，国内外对重要造纸助剂胶乳的需求量越来越大。目前，造纸用胶乳通常是以石油裂解产品为主要单体通过化学方法所合成，如丁苯胶乳、丙苯胶乳等。然而，随着石油资源的日益短缺、石油类单体价格的快速上涨、人们环保意识的不断增强，采用一种成本低、可再生、无污染的原料来替代石油类单体生产造纸用胶乳势在必行。
淀粉是自然界中含量非常丰富的有机化合物，具有来源广泛、价格低廉、可完全降解、可再生以及无污染等优点。其通过变性处理后作为造纸助剂的使用已有较长的历史，目前，造纸企业选择增加变性淀粉的用量来降低石油基胶乳的比例。然而，随着造纸技术的发展，普通变性淀粉由于粘结强度较低、保水性较差，特别是高浓度糊液低温流动性差、易凝胶等缺陷，而不能满足要求，当淀粉用量超过一定限度后会产生纸张较脆、吸墨等印刷性能问题。到目前为止，市场上仍鲜有比较成熟的石油基胶乳替代品。为了能更好地取代丁苯胶乳等石油基胶乳，有必要对淀粉进行复合变性、多元变性或强化功能复配等处理，从而更适合于现代造纸施胶、涂布等工序的应用。
发明内容
本发明主要是研制出一种淀粉基生物胶乳，从而克服石油基胶乳所存在的价格较贵、资源有限、污染较大等缺陷。
本发明的技术方案在于以淀粉或淀粉衍生物为主要原料，通过酸解、氧化、糊化处理后，降温调pH值，并按一定的顺序添加增塑剂、稀释剂、消泡剂等助剂，最终得到一种性能优良、成本低廉的环保型淀粉基生物胶乳。
本发明中的淀粉主要是采用玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉和小麦淀粉中的一种或它们的组合。
本发明中的淀粉衍生物为麦芽糊精、酸解淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝共聚淀粉、预糊化淀粉中的一种或它们的组合。
本发明中的酸解变性所用的酸为盐酸、硫酸、丙烯酸、马来酸、草酸、柠檬酸、富马酸中的一种或它们的组合。
本发明中的氧化变性所用的氧化剂为过氧化氢、次氯酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或它们的组合。
本发明中所采用的增塑剂是指甘油三酯、邻苯二甲酸酯类、聚乙二醇、聚乙烯醇、柠檬 酸三酯等；稀释剂是指尿素等；消泡剂是指磷酸三丁酯、辛醇等。
本发明制备淀粉基生物胶乳的基本配方以质量计为：
本发明淀粉基生物胶乳的制备工艺为：
将淀粉或淀粉衍生物与酸溶液配成以淀粉干基计45～55％的淀粉乳，在40～65℃温度下酸解1-3h，采用阶段式温控策略，控制温度在70～100℃，继续酸解1～3h，加入氧化剂在一定温度下氧化0.25-1h，降温调节pH，依次加入增塑剂、稀释剂和消泡剂，搅拌均匀后继续降温，在30℃出料，包装即得成品的淀粉基生物胶乳。
采用本方法制备的淀粉基生物乳胶具有固形物含量高、粘度低、成膜性好、流动性好、粘结强度高、抗老化性能好、与石油基胶乳互溶性好等优点，可以部分或全部替代造纸用丁苯胶乳。
实施举例
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。
实施例1
配方(以质量计)：
工艺过程：
将蜡质玉米淀粉与盐酸配成50％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，在65℃下酸解2h，升高反应温度至75℃，保温反应1.5h，再次升高反应温度至90℃，保温反应0.5h，加入过硫酸钾，氧化反应15min，降温至50℃，中和至中性，加入甘油三酯、磷酸三丁酯和尿素等助剂，搅拌一段时间后继续降温，在30℃出料。该工艺得到的淀粉基生物胶乳固形物含量为51％，室温冷却12h后测得粘度(涂-4杯)56秒，与丁苯胶乳任意比互溶。
实施例2
配方(以质量计)：
工艺过程：
将玉米淀粉与盐酸配成50％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，在60℃下酸解1h，升高反应温度至80℃，保温反应1h，再次升高反应温度至95℃，保温反应45min，加入过硫酸铵，氧化反应30min，降温至50℃，中和至中性，加入邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三丁酯和尿素等助剂，搅拌一段时间后继续降温，在30℃出料。该工艺得到的淀粉基生物胶乳，固形物含量为55％，室温冷却12h后测得粘度(涂-4杯)34秒，与丁苯胶乳任意比互溶。
实施例3
配方(以质量计)：
工艺过程：
将木薯淀粉与盐酸配成50％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，在60℃下酸解1h，升高 反应温度至70℃，保温反应1.0h，再次升高反应液温度至85℃，保温反应1h，最后升高反应液温度至95℃，保温反应45min，加入过硫酸钾，氧化反应15min，降温至50℃，中和至中性，加入甘油三酯、磷酸三丁酯和尿素等助剂，搅拌一段时间后继续降温，在30℃出料。该工艺得到的淀粉基生物胶乳，固形物含量为52％，室温冷却12h后测得粘度(涂-4杯)49秒，与丁苯胶乳任意比互溶。
实施例4
配方(以质量计)：
工艺过程：
将玉米阳离子淀粉与盐酸配成50％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，在60℃下酸解1h，升高反应温度至75℃，保温反应1h，再次升高反应温度至85℃，保温反应1h，最后升高反应液温度至95℃，保温反应45min，加入过硫酸铵，氧化反应30min，降温至50℃，中和至中性，加入邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三丁酯和尿素等助剂，搅拌一段时间后继续降温，在30℃出料。该工艺得到的淀粉基生物胶乳，固形物含量为51％，空温冷却12h后测得粘度(涂-4杯)41秒，与丁苯胶乳任意比互溶。