1、高浓涂布用变性淀粉摘 要: 涂布淀粉是利用木薯、玉米、马铃薯等可再生资源为原料，通过物理、化学、酶法等变性方法生产的环保型淀粉产品，具有优良的应用性能，在造纸涂布加工中用作涂料胶粘剂有很好的发展前景。本文介绍现代造纸涂布的基本情况、涂布淀粉应具备的条件，重点介绍几种适合于现代高浓高速涂布的变性淀粉的制备方法和应用特性。关键词: 变性淀粉；涂布淀粉；胶粘剂；高浓；高速；造纸中图分类号：TS727.3 文献标识码：A 文章编号： 1671-8089（2009）07-0084-02一、前言变性淀粉作为造纸涂布胶粘剂应用已有较长的历史，主要用于低固含量、低车速、低涂布量的涂布。随着涂布技术向高浓、高速
2、、高涂布量发展，普通的涂布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，而不得不退出历史舞台。合成胶乳具有良好的热塑性和较低的粘度，作为造纸涂布胶粘剂应用能使涂布纸经压光后可获得较高的平滑度、光泽度，并且能满足涂布技术向高浓高速发展的要求，近年来合成胶乳在涂布纸中的使用量不断增加，已成为现今涂料胶粘剂的主流。由于现代造纸涂布技术的飞速发展及全球不可再生资源的日益短缺，合成胶粘剂供求日趋紧张，价格居高不下，作为涂料胶粘剂的涂布淀粉的功能特性急需提高。因此，如何研制生产适合于现代造纸高浓、高速涂布发展要求的新型涂布淀粉，实现用可再生资源生产的变性淀粉，大量取代利用不
3、可再生资源合成的昂贵的胶粘剂，保护日益成少的不可再生资源，同时降低涂布加工纸的生产成本，提高纸和纸板的质量档次，促进淀粉行业和造纸及纸制品行业的技术跨越，已成为广大淀粉和造纸科技工作者研究的重要课题。二、现代造纸涂布的基本情况1、废纸的大量回用，造纸白水的循环利用，涂布原纸质量存在差异性。2、造纸机器大型化、高速化。涂布车速最高可达 18002000m/min ，国外接近 3000m/min 车速的中试涂布机已在试车。3、涂料向更高固含量发展，达 70以上。4、涂布加工纸双面多次涂布，向高涂布量发展。5、涂布加工纸产品结构向中高档次发展。6、涂布加工纸必须适应印刷机向大型、高速及多色组技术发展
4、的需要。三、涂布淀粉必须具备的基本特性涂布淀粉是涂布加工中重要的胶粘剂，对涂布印刷纸的表面强度、光泽度、平滑度、油墨吸收等性能指标的影响起着重要的作用。淀粉作为现代造纸高浓、高速涂布胶粘剂必须具备以下的基本特性：1、淀粉糊液透明或呈白色，不含杂质，与合成胶乳及涂料中的其它成分相容性好，不影响颜料的性能。2、高固含量淀粉糊液具有较低的粘度，成膜性好，粘结强度高，抗老化性能好，低温流变性好，高剪切粘度低。3、 能使颜料颗粒以及颜料与基纸有较好的粘结，能达到较好的涂层拉毛强度。4、能给予涂料一定的胶体保护作用。5、能提供给涂料较好的工艺施涂性、流变性和保水性，以及机械稳定性。6、能强化涂层结构，提高
5、改善涂布纸的表面强度、光泽度、平滑度、印刷光泽、油墨吸收性等。四、适用于高浓高速涂布的变性淀粉目前国内外用作涂料胶粘剂的淀粉有单一变性的淀粉，但更多的是多次化学变性相结合或物理变性与化学变性相结合的复合或多元变性淀粉。如热解糊精、氧化、酶转化、磷酸酯复合变性、醋酸酯复合变性、羟烷基复合变性、交联复合变性、阳离子复合变性淀粉及多元变性或强化功能复配型变性淀粉等等，均可用作涂布淀粉，但复合变性、多元变性或强化功能复配型变性淀粉更适合于现代造纸高浓高速涂布的应用。1、热解糊精。利用干热法使淀粉降解所得产物称为热解糊精，热解糊精生产工艺一般包括酸化、预干燥、糊精转化、冷却及中和等工序。热解糊精粘度低，
6、中等转化度的糊精在冷水中膨胀糊化，可配制浓度高达 50%以上的糊液，适合于配制高固含量的涂料，对于白土和颜料具有较强的悬浮力和粘合力，涂料具有触变性，流动性好，高剪切粘度低，能在纸张上形成光滑表面，提高改善纸和纸板的表明强度、平滑度等性能指标。2、磷酸酯复合变性淀粉。淀粉与无机磷酸盐在高温条件下起反应生成磷酸酯淀粉，由于磷酸盐的品种和用量、反应温度、PH 及催化剂等反应条件的不同，可制得低中高不同粘度规格、性能各异的淀粉产品。结合磷含量和氮含量适宜的低粘度磷酸酯复合变性淀粉能配制高浓度的淀粉糊液，颜色灰白，略有光泽，粘结强度高，稳定性高，保水性强，低温流变性好，抗凝胶老化性能好，膜的弹性好，淀
7、粉蒸煮糊化浓度可达 3540%，能满足高固含量涂料配制及高速涂布的需要。结合磷含量和氮含量适宜的低粘度磷酸酯淀粉用作铜版纸、白板纸、白卡纸的涂料胶粘剂，淀粉与合成胶乳配合使用比例一般能达到 (0.50.8) ：1，同时涂料配方中增稠保水剂的用量只需全胶乳涂料配方的 6070%，涂布印刷纸的各项指标均能满足要求，表面强度还高于全胶乳涂料配方的涂布纸表面强度。3、醋酸酯复合变性淀粉。淀粉与醋酸酐、醋酸、醋酸乙烯等乙酰化试剂在碱性条件下反应而得。醋酸酯淀粉糊化温度低，糊粘度高，透明度高，凝沉性弱，成膜性好，膜透明度高、柔软光亮。在造纸工业，醋酸酯淀粉主要用作涂布胶粘剂、表面施胶剂，需进行复合变性以降
8、低醋酸酯淀粉的粘度，才能满足使用要求。具有恰当的乙酰基团含量和适宜粘度的醋酸酯复合变性淀粉胶液稳定性高，光泽度高，低温流变性好，保水性能高，粘结强度高，与颜料及其他助剂相容性好，部分取代昂贵的合成胶粘剂，可降低涂布纸生产成本，提高产品质量。具有恰当的乙酰基团含量和适宜粘度的淀粉蒸煮糊化浓度可达 3843%，能满足高固含量涂料配制及高速涂布的需要，淀粉与合成胶乳配合使用比例可达到(0.71.0) ：1，同时在涂料配方中可减少 70100%的增稠保水剂，涂料工艺施涂性好，机械稳定性高，涂布纸的光泽度、表面强度、油墨吸收性均达到全胶乳涂料配方涂布纸的水平。4、羟烷基复合变性淀粉。造纸工业用的羟烷基淀
9、粉主要有羟乙基淀粉，是淀粉与环氧乙烷或氯乙醇在碱性条件下发生亲核取代反应而制得。羟乙基淀粉糊化温度随取代度的升高而降低，糊液稳定性高，透明度好，凝沉性弱，粘结强度高，淀粉膜均匀、柔软、光滑，保水性能好，干燥收缩少，经特殊处理的羟乙基复合变性淀粉高浓度淀粉糊液低温流动性好，不易凝胶，抗老化性能好，淀粉蒸煮糊化浓度可达 3843%，用作高固含量涂料胶粘剂部分取代合成胶乳，与涂料中各组分相容性好，保水性能高，淀粉糊液的迁移速度慢，能使涂料有较好的施涂性，涂料涂布均匀，能使涂布印刷纸具有光泽好、平滑度高、印刷书写性能优等特点。淀粉与合成胶乳配合使用比例一般为(0.60.9) ：1，在涂料配方中可减少一
10、半以上的增稠保水剂，涂布纸的表面强度、印刷光泽基本能达到全胶乳涂料配方涂布纸的水平。5、交联复合变性淀粉。淀粉与具有两个或多个官能团的化学试剂起反应，不同淀粉分子的羟基间形成醚化或酯化键而交联起来，所得的衍生物称为交联淀粉。造纸工业用交联类淀粉通常应用交联与氧化、酸化等相结合制备复合变性淀粉，淀粉糊液热粘度稳定性高，冷粘度稳定性也高，耐剪切稳定性高，成膜性好，凝沉性弱，用于配制造纸涂料，流变性能好。具有恰当比例的交联度和氧化度或酸解度的交联复合变性淀粉蒸煮糊化浓度可达 3035%，淀粉与合成胶乳配合使用比例一般为(0.30.6) ：1，保持原有全胶乳涂料配方的增稠保水剂用量，涂布印刷纸的表面强
11、度能达到全胶乳涂料配方涂布纸的水平。6、阳离子化复合变性淀粉。淀粉在阳离子化前或后进行氧化、酸变性或其它降粘反应可得到低粘度的阳离子复合变性淀粉。具有恰当含量的阳离子取代基和适宜粘度的复合变性淀粉，分散性能好，糊液清澈透明，流动性好，胶粘性强，凝沉性弱，粘度稳定性高，淀粉蒸煮糊化浓度可达 3035%，用作高固含量涂料胶粘剂部分取代合成胶乳，与涂料中各组分相容性好，保水性好，淀粉与合成胶乳配合使用比例一般为(0.30.6) ：1，保持原有全胶乳涂料配方的增稠保水剂用量，涂布印刷纸的印刷光泽度高，表面强度达到全胶乳涂料配方涂布纸的水平。7、多元变性或强化功能复配型变性淀粉。综合考虑各种变性淀粉的优缺点，扬长避短，进行各种变性类型的相互结合，研究开发多元变性或强化功能复配型变性淀粉，将能使涂布淀粉在现代高浓、高速、高档次纸的涂布加工中体现出更强的适应性和更优越的应用性能。五、结语涂布纸加工技术突飞猛进，印刷适应性要求越来越高，涂布淀粉的研究将沿着粘度稳定性好、相容性高、粘结强度高、保水性好、成膜性好、流变性好、抗老化性强的复合或多元变性及强化功能复配型变性淀粉的方向发展，满足造纸工业高浓度淀粉蒸煮糊化、高浓度涂料配制、高速涂布的需要，进一步提高涂布加工纸的质量档次。作者简介：韦爱芬（1969），女，高级工程师，现于广西明阳生化科技股份有限公司从事技术工作，研究方向：变性淀粉及其应用。
