隋曉飛 ，張文超 ，鄭 剛 ，戴 玲

（1.九洲生物技術(shù)（蘇州）有限公司，江蘇 蘇州 215000；2.浙江凱恩特種材料股份有限公司，浙江 麗水 323300）

生物膠乳是一種基于生物的膠粘劑產(chǎn)品，通過(guò)淀粉改性形成納米級(jí)顆粒，具有穩(wěn)定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在造紙中使用生物膠乳部分取代丁苯膠乳能保證成紙的強(qiáng)度性能，且可提高涂料的保水性能及成紙的透氣性能，一定程度上降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)對(duì)環(huán)保有一定的幫助[1]。

生物膠乳源于淀粉，通過(guò)對(duì)淀粉添加改性劑制得，故不會(huì)受石化能源-石油資源的限制和價(jià)格上漲的影響。通過(guò)對(duì)生物膠乳的不斷研發(fā)創(chuàng)新，相信生物膠乳在涂布紙涂料中的應(yīng)用前景會(huì)很好[2]。

生物膠乳的研發(fā)和創(chuàng)新在于改性劑的升級(jí)換代和工藝的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)。生物膠乳因?yàn)槠涮赜械膶傩裕赡び泊?，黏結(jié)強(qiáng)度不好，防水性能不佳，通常需要添加一些小分子增塑劑及交聯(lián)劑對(duì)其進(jìn)行改性；但是，目前市場(chǎng)上的生物膠乳產(chǎn)品的成膜、黏結(jié)和抗水性能還是不理想。

本文采用九洲生物技術(shù)（蘇州）有限公司制備的一種新的高分子聚合物生物膠乳改性劑，進(jìn)行模擬生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)室小試和客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)大中試試驗(yàn)驗(yàn)證，改善了生物膠乳成膜、抗水性能和黏結(jié)強(qiáng)度，提高了生物膠乳在紙張涂料中的應(yīng)用性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)儀器有電動(dòng)攪拌器、四口燒瓶、溫度計(jì)、冷凝管、滴管漏斗、恒溫水浴鍋、電熱恒溫干燥箱和NDJ-79旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)。

1.2 原料及配方

表1為生物膠乳改性劑產(chǎn)品配方。

表1 生物膠乳改性劑產(chǎn)品配方

一定濃度的淀粉衍生物升溫至90～95℃，滴加單體混合物。單體混合物包括丙烯酸長(zhǎng)鏈酯、單體G01、交聯(lián)劑024，同時(shí)滴加引發(fā)劑301，混合單體滴加3～5 h，引發(fā)劑比單體多30 min加完，引發(fā)劑加完后，保溫2～4 h，保溫完成，用氨水調(diào)節(jié)pH，降溫出料，生物膠乳改性劑制備完成。

1.3 產(chǎn)品指標(biāo)

表2為生物膠乳改性劑產(chǎn)品指標(biāo)。

表2 生物膠乳改性劑產(chǎn)品指標(biāo)

1.4 檢測(cè)方法

涂料固含量檢測(cè)方法參照GB 1725—1979《涂料固體含量測(cè)定法》；涂料低剪切黏度檢測(cè)方法參照GB/T 1723—1993《涂料黏度測(cè)定法》；涂料高剪切黏度檢測(cè)方法參照GB/T 9751—1988《涂料在高剪切速率下黏度的測(cè)定》；白度檢測(cè)方法參照GB/T 7974—2013《紙、紙板和紙漿 藍(lán)光漫反射因數(shù)D 65亮度的測(cè)定》；厚度檢測(cè)方法參照GB/T 451.3—2002《紙和紙板厚度的測(cè)定》；平滑度檢測(cè)方法參照GB/T 456—2002《紙和紙板平滑度的測(cè)定》；粗糙度檢測(cè)方法參照ISO 8791-4《粗糙度/平滑度的測(cè)定》；光澤度檢測(cè)方法參照GB/T 8941.3—1988《紙和紙板鏡面光澤度測(cè)定法 75°角測(cè)定法》；耐折度檢測(cè)方法參照GB/T 457—1989《紙耐折度的測(cè)定法》；層間結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)方法參照TAPPI T 541《Internal Bond Strength of Paperboard》；油墨吸收性檢測(cè)方法參照GB 12911—1991《紙和紙板油墨吸收性的測(cè)定法》；IGT干拉毛或者拉毛強(qiáng)度檢測(cè)方法參照GB/T 22365—2008《紙和紙板印刷表面強(qiáng)度的測(cè)定》；紙張的濕摩擦檢測(cè)方法參照TAPPI T 476《Abrasion loss of paper and paperboard》；表面吸收性能檢測(cè)方法參照GB/T 1540—1989《紙和紙板吸水性的測(cè)定法》。

2 工廠(chǎng)實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原料及配方

表3為生物膠乳產(chǎn)品配方。

一定濃度的原淀粉滴加高溫酶升溫至90～95℃，反應(yīng)制備生成低黏度淀粉乳，保溫0.5～1 h，添加適量生物改性劑反應(yīng)0.5～1 h，降溫出料，生物膠乳制備完成。

2.2 產(chǎn)品指標(biāo)

表3 生物膠乳產(chǎn)品配方

表4為生物膠乳產(chǎn)品指標(biāo)。

表4 生物膠乳產(chǎn)品指標(biāo)

2.3 白卡紙中涂配方

表5為中試試驗(yàn)時(shí)白卡紙中涂涂料配方。

表5 白卡紙中涂涂料配方

2.4 白卡紙底涂配方

表6為中試試驗(yàn)時(shí)白卡紙底涂涂料配方。

表6 白卡紙底涂涂料配方

2.5 白紙板成紙物性

表7為白板紙成紙指標(biāo)。

從表7可以看出，新的生物膠乳改性劑生產(chǎn)出來(lái)的生物膠乳應(yīng)用在造紙涂料配方中，能夠顯著提高紙張的強(qiáng)度性能，特別是在濕強(qiáng)度和印刷性能方面。因?yàn)樾碌纳锬z乳改性劑與淀粉有良好親和性，通過(guò)塑化交聯(lián)改進(jìn)，提升了生物膠乳的成膜性能、防水性能和黏結(jié)強(qiáng)度?？蛻?hù)著重考察的紙邊爆裂的效果也得到了很好的表現(xiàn)，滿(mǎn)足了客戶(hù)的需求。

表7 白板紙成紙指標(biāo)

3 結(jié)論

（1）生物膠乳改性劑是一種生物膠乳生產(chǎn)過(guò)程的中間原料，在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了乳化技術(shù)、聚合技術(shù)和接枝改性技術(shù)的升級(jí)。

（2）新的生物膠乳改性劑能夠提升生物膠乳的成膜、防水及黏結(jié)、印刷性能。

（3）使用新生物膠乳的成紙物理性能被提升，成紙的表面強(qiáng)度、印刷干強(qiáng)、印刷濕強(qiáng)和成紙耐濕摩擦性能改善，其他印刷性能等指標(biāo)優(yōu)良，紙張爆裂表現(xiàn)較好。

（4）生物膠乳改性劑能夠提升涂料配方中生物膠乳的使用量，穩(wěn)定紙張品質(zhì)，帶來(lái)紙張生產(chǎn)成本的節(jié)降，得到市場(chǎng)和客戶(hù)認(rèn)可。