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近年来,淀粉胶黏剂己被广泛使用以部分取代昂贵的不可再生石油基胶乳,而市售淀粉黏度高、不稳定、易老化,不能满足现代高浓涂布的要求,所以开发高固含量、低黏度、高黏结强度的新型淀粉生物胶乳意义重大。本研究采用乳液聚合法合成了接枝淀粉胶乳,赋予了其石油基胶乳和淀粉两者的优良性能。同时,因碳酸锆铵(AZC)能与羟基、羧基反应,作为环保抗水剂有熟化快、应用广的特点,故将其直接应用于淀粉的交联改性,制备了性能优良的交联淀粉胶乳。 首先,以玉米氧化淀粉及单体为原料,采用乳液聚合法合成接枝淀粉胶乳,并应用于纸张涂布。探讨了软硬单体种类及配比、淀粉乳浓度、单体、氧化剂和引发剂用量等因素对接枝淀粉性能及其应用性能的影响。结果表明,淀粉乳浓度35%,单体用量60%,混合单体BA/St/MMA比例为65/21/14,AA用量2%,氧化剂H2O2用量5%,引发剂H2O2-FeSO4用量1.6%和0.6%,反应时间3h,接枝温度80℃,合成的接枝淀粉共聚物成膜性能优良,平均粒径143.6nm,接枝率和接枝效率可达到74.54%和60.45%。当取代20%SBR胶乳进行纸张涂布,涂层的光泽度、平滑度和干拉毛强度均有提高。红外谱图表明单体己成功接枝到淀粉链上。 其次,在酶解、糊化、交联工艺下,以甘油为塑化剂,不同种类淀粉经α-淀粉酶水解,糊化,用AZC交联得到高固含量、高黏结力、低黏度的淀粉胶乳,并将其部分取代SBR胶乳应用于纸张涂布。结果表明,木薯淀粉乳浓度50%,甘油用量15%,酶用量0.075%时制备的酶解淀粉在50℃用12%AZC交联,得到的淀粉胶乳有较好的黏结性能。用SPSS软件进行数据分析可知,交联温度和AZC对胶乳性能影响大,而甘油和α-淀粉酶对胶乳性能影响很小。玉米氧化淀粉因含有-COOH,经AZC交联制备的胶乳性能较木薯淀粉好,且氧化程度低的淀粉制备的胶乳代替20%SBR胶乳用于纸张涂布时,涂层平滑度、白度、光泽度和表面强度均有提高。随后,以玉米氧化淀粉为原料,考察了酶解、糊化、交联的5种反应工艺组合对制备的胶乳及涂布纸性能的影响。结果表明,50%的玉米氧化淀粉先经0.075%α-淀粉酶60℃水解30min,再在50-60℃用12% AZC交联30min,之后升温至90℃保温糊化30min,得到的淀粉胶乳黏结性能和印刷性能优越,其平均粒径为528.6nm。红外谱图和EDS图表明碳酸锆铵与淀粉发生了交联反应,从SEM图可看出淀粉胶乳涂层颜料分散均匀,纸面更为平滑。 最后,将自制的接枝淀粉胶乳和交联淀粉胶乳与市售的几种淀粉胶乳作对比。结果表明,二者的黏结性能优于市售产品;取代20%SBR胶乳时,接枝淀粉胶乳涂布纸光泽度、平滑度和干拉毛强度比100%SBR胶乳分别提高了0.97%、6.68%和2.54%,交联淀粉胶乳涂布纸平滑度、白度、光泽度和干拉毛强度分别提高了7.93%、0.59%、4.87%和1.69%。