一种环保型水性胶黏剂及其制备方法与应用与流程

本发明涉及化工领域，具体地说，涉及一种环保型水性胶黏剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、水性胶黏剂是以天然高分子或合成高分子为黏料，以水为溶剂或分散剂，取代对环境有污染的有毒有机溶剂，而制备成的一种环境友好型胶黏剂。其优点主要是无毒害、无污染、不燃烧、使用安全、易实现清洁生产工艺等。根据所使用的材料，可分为聚乙烯醇类水性胶黏剂、乙烯乙酸酯类水性胶黏剂、丙烯酸类水性胶黏剂、聚氨酯类水性胶黏剂、环氧水性胶黏剂、酚醛水性胶黏剂、有机硅类水性胶黏剂、橡胶类水性胶黏剂。根据水性胶黏剂的应用领域，可分为建筑用水性胶黏剂、包装用水性胶黏剂、汽车用水性胶黏剂、制鞋用水性胶黏剂、日用水性胶黏剂等。然而，上述各类水性胶黏剂均采用化工类原料作为黏料，生产过程中需要经过各类有机溶剂进行交联、反应、纯化而获得，难免有部分有机物质残留。

2、普鲁兰多糖的水溶液有一定的粘度，同时具有良好的成膜性、阻气性等特征，常被用于食品表面增添光泽并保鲜，其本身被干燥后可形成较脆的可溶性薄膜，因此常用来生产爽口片。黄原胶的水溶液同样具有较高的粘度，经干燥后，也可形成脆性薄膜，但常被用作增稠剂，其成膜性并不理想且操作和生产条件较为复杂。二者均具有一定的保水性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种环保型水性胶黏剂及其制备方法与应用。

2、发明人在制备普鲁兰多糖空心胶囊过程中发现，普鲁兰可与卡拉胶、纤维素类及其它亲水胶体进行较好的复配，其最终获得的产品性能各有所不同。普鲁兰与黄原胶均为微生物多糖，具有可降解性，且均具有良好的水溶性，其保水性能较强，因此可作为水性胶黏剂使用。为改善二者的保水性能和粘结性，本发明还引入了另一种保水性能较为理想的常用原料，即甘油。三者共同作用，甘油及普鲁兰分子结构上的多羟基可与黄原胶分子侧链的丙酮酸结合，从而形成化学交联(交联反应示意方程式如图1所示)，改善终产品即水溶性胶黏剂的粘结性；同时，多羟基化合物可吸收和固化分子周边水分，从而起到保水的作用。

3、为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种环保型水性胶黏剂，由如下各组分混合加热后冷却制得：普鲁兰多糖5～20质量份、淀粉5～20质量份、黄原胶0.4～1.0质量份、防腐剂0.1～0.4质量份、甘油5～20质量份和水50～250体积份。

4、所述普鲁兰多糖可根据需要，选择符合qb/t 4485-2013或符合gb 28402-2012的市售食品级产品。例如，普鲁兰多糖符合《gb28402-2012食品添加剂普鲁兰多糖》。本发明具体实施方式中所使用的产品购自梅花生物科技集团股份有限公司，食品级40目，经按照上述标准检测，其黏度为115mm2/s。

5、所述黄原胶为符合gb1886.41-2015的食品级产品。具体地，本发明所用的黄原胶为1％水溶液粘度600～2000mpa·s，含1％黄原胶的1％ kcl溶液粘度1200-2500mpa·s，其它指标符合《gb1886.41-2015食品添加剂黄原胶》国家标准。本发明具体实施方式中所使用的黄原胶产品购自梅花生物科技集团股份有限公司，型号为mhf-80。

6、所述甘油为市售食品级，购自宝洁公司，也可综合考虑成本，使用市售工业级产品。

7、所述防腐剂可选择山梨酸及其盐类、苯甲酸及其盐类、对羟基苯甲酸酯类、尼泊金酯类、双乙酸钠、脱氢乙酸及其钠盐类、乳酸钠、苯氧乙醇、乳酸链球菌素(nisin)、甲基氯异噻唑啉酮、甲基异噻唑啉酮类、苯甲醇、丙酸钙、咪唑烷基脲、异噻唑啉酮(卡松)等中的至少一种。

8、所述淀粉是符合《gbt 12309-1990工业玉米淀粉》国家标准的工业用玉米淀粉，也可使用符合《gbt 8885-2017食用玉米淀粉》标准规定的食用玉米淀粉。可选用蜡质玉米淀粉，预糊化淀粉、酸化淀粉、氧化淀粉、醚化淀粉、酯化淀粉、交联淀粉、接枝淀粉等中的至少一种。

9、第二方面，本发明提供一种采用一步制胶法制备所述胶黏剂的方法，包括以下步骤：

10、1)按质量份(5～20)：(5～20)：(0.4～1.0)：(0.1～0.4)分别称取普鲁兰多糖、淀粉、黄原胶和防腐剂，混合制成胶粉；

11、2)按体积50～250份量取水，并按质量5～20份量取甘油；

12、3)以200～2000rpm转速开启搅拌，将甘油倒入上述步骤2)的水中，搅拌混合充分；

13、4)将上述步骤1)的胶粉缓慢倒入上述步骤3)的溶液中，于90～100℃水浴中充分搅拌30～120min，溶解获得均匀半透明的胶液，即得环保型水溶性胶黏剂。

14、第三方面，本发明提供一种采用分步制胶法制备所述胶黏剂的方法，包括以下步骤：

15、1)按质量份(5～20)：(5～20)：(0.1～0.4)称取普鲁兰多糖、淀粉、防腐剂，预先混合成粉末；

16、2)按体积份量取50～250份水，并以200～2000rpm转速开启搅拌；

17、3)将步骤1)中的粉末缓慢倒入步骤2)的水中，充分搅拌30～60min，溶解得到溶液；

18、4)按质量份5～20量取甘油，然后按质量份0.4～1.0称取黄原胶；

19、5)将甘油置于搅拌器下，以200～2000rpm转速搅拌，然后将黄原胶缓慢加入至所述甘油中，充分将黄原胶分散，制成无颗粒的均一溶液；

20、6)将步骤5)的溶液全部倒入步骤3)的溶液中，在90～100℃水浴中充分搅拌30～60min，获得均匀半透明的胶液，即得环保型水溶性胶黏剂。

21、第四方面，本发明提供一种采用分开制备法制备所述胶黏剂的方法，包括以下步骤：

22、1)按质量份(5～20)：(5～20)：(0.4～1.0)：(0.1～0.4)分别称取普鲁兰多糖、黄原胶和防腐剂，混合制成胶粉a；

23、2)按体积50～250份量取水，并按质量5～20份量取甘油，充分混合均匀制成溶液b；

24、3)将胶粉a和溶液b充分混合，在90～100℃条件下加热，同时搅拌均匀至无不溶物，即得环保型水溶性胶黏剂。

25、第五方面，本发明提供所述胶黏剂的以下任一应用：

26、(1)用于纸张粘贴和手工艺品制作；

27、(2)用于纸张硬化。

28、进一步地，所述纸张粘贴可以是建筑壁纸粘贴。

29、借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：

30、本发明采用无毒无害的微生物多糖和淀粉类产品作为黏合剂主体，辅以必要的交联剂，并以水为溶剂，制备出环保型水性胶黏剂，并将其应用至日常生活和建筑壁纸类粘贴，以及纸张硬化等领域，实用性强。

31、市售产品多为化学品类原料制备而成，在其生产过程中会有各种有机物质排放或产生，因此环保程度不足；而建筑行业广泛采用的纯糯米粉类胶液，对食品原料有极大程度的浪费。单独采用变性淀粉类产品获得的胶液，其性能也有所欠缺，本发明使用较少的植物淀粉，同时采用的黄原胶、普鲁兰多糖等原材料均可通过微生物发酵法获得，极大地降低了其原料的成本。同时，淀粉类与普鲁兰多糖和黄原胶、甘油的复配，既通过普鲁兰多糖改善了普通淀粉类胶的粘接强度，同时通过流变性较好的黄原胶，改善了胶液的粉刷涂抹性，且产品无毒害无污染，便于清洁，可降解。

32、同时，本发明中使用的普鲁兰多糖无需经过接枝改性，亦无需二次纯化或去除杂质成分即可实现在胶液中的应用。由于适宜的交联程度，无需向胶液中加入丙酮等化学组分固化剂或挥发剂，仅在室温下自然干燥即可获得所需的效果，配方简单，组分协同效果合理，具有很好的可应用性。