本發明涉及一種改性淀粉表面施膠劑的制備方法，屬于施膠劑制備技術領域。
背景技術：
隨著當前造紙、印刷及相關領域的不斷發展，對于表面施膠劑提高紙和紙板表面性能和印刷適應性的要求也越來越高。表面施膠劑的制備越來越受到造紙業的重視，它與造紙原料結構調整、印刷方式多樣化、高速化和紙制品高品質化的發展趨勢等有關，所以表面施膠的作用及其優勢顯得尤為突出。表面施膠處理直接作用于紙張表面，克服了內添加助劑存在的紙機系統污染、起泡、高溫抄造施膠度低等一系列操作性問題。
常用的表面施膠劑有烷基烯酮二聚體施膠劑，其有較好的抗水性能，但其存在著和纖維的親和力較差，對環壓和挺度的貢獻不大，乳液在存放期內易水解影響施膠效果，且存在熟化期的問題，即紙張下機后要過一定時間才能達到最大施膠度，在熟化期內由于吸收水分使環壓強度下降幅度很大，同時使抗水性也有所下降。有人提出了使用天然高分子表面施膠劑（主要是淀粉及其改性物），淀粉及其改性物是最常用的載體，改性后的淀粉與纖維的結合力更好，對紙制品掉毛掉粉有一定改善作用，但干燥后膜層發脆易開裂，受潮后表面發粘，影響紙張的抗水性和環壓強度，另外淀粉容易霉變，會引起乳液變質，因此施膠效果往往欠佳。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對現有的天然高分子表面施膠劑干燥后膜層發脆易開裂，受潮后表面發粘，從而影響紙張的抗水性和強度，且容易霉變，影響施膠效果的問題，本發明首先利用雙氧水和乙醇溶液對木薯淀粉進行氧化處理后，再加入氯磺酸及冰醋酸在冰水浴條件下，進行磺化處理，得到改性木薯淀粉，最后利用篩選培養基對嗜熱脂肪芽孢桿菌進行篩選培養，將獲得的菌種對改性木薯淀粉進行改性，增加疏水性，最后添加天然甲殼素作為粘合劑的同時增加抗菌效果，從而制得改性淀粉表面施膠劑，本發明制備的改性淀粉表面施膠劑不易霉變，且涂布后形成的膜層不易開裂和不易受潮，提高了紙張的環氧強度和抗水性能。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：
（1）按重量份數計，取40～50份木薯淀粉、60～70份質量分數為70％乙醇溶液、12～16份氯磺酸、14～19份質量分數為15％雙氧水及12～15份冰醋酸，首先依次將上述重量份數的木薯淀粉、質量分數為70％乙醇溶液及質量分數為15％雙氧水放入帶有攪拌器、溫度計及滴液漏斗的四口燒瓶中，并將四口燒瓶置于水浴鍋中，設定溫度為55～60℃，以300r/min攪拌1～2h；
（2）在上述攪拌結束后，將四口燒瓶置于冰水浴中，再將上述重量份數的氯磺酸及冰醋酸混合均勻，得混合液，并使用滴液漏斗將其滴加入四口燒瓶中，控制滴加速度為2滴/s，以250r/min進行攪拌，在滴加完成后繼續攪拌3～6h，隨后將四口燒瓶取出，使用1.5mol/L氫氧化鈉溶液調節四口燒瓶中混合物pH至中性；
（3）在上述pH調節后將四口燒瓶置于室溫下靜置1～2h，再進行減壓過濾，收集濾渣，并將濾渣與其質量2～3倍的去離子水混合均勻，再進行噴霧干燥，收集干燥物，得改性木薯淀粉，備用；
（4）按重量份數計，取42～44份蔗糖、32～36份蛋白胨、26～28份酵母浸膏、7～9份亮氨酸、1～2份鏈霉素、3～6份石油醚及2～4份檸檬酸銨，攪拌均勻，并放入高溫滅菌鍋中殺菌消毒，得篩選培養基，按接種量10～15％，將嗜熱脂肪芽孢桿菌接種至篩選培養基，并將接種后的篩選培養基置于恒溫培養箱中，設定溫度為57～62℃，培養20～24h；
（5）在培養結束后，將篩選培養基取出，使用無菌水淋洗篩選培養基表面，直至其表面無菌絲，收集淋洗液，按質量比1:3～1:5，將淋洗液與步驟（3）備用的改性木薯淀粉放入容器中混合均勻，并將容器于57～62℃條件下靜置2～3h后，向容器中加入淋洗液質量30～40％的甲殼素，再將容器置于紫外線滅菌燈下殺菌消毒，即可得改性淀粉表面施膠劑。
本發明的應用方法：首先將瓦楞原紙按要求平鋪于玻璃板上，并將一端進行固定后，將本發明制備的改性淀粉表面施膠劑均勻涂布于固定后的原紙上，控制涂布的量為25～35g/m2，待涂布結束后，將施膠后的紙張自然風干3～5min后，再置于溫度為90～105℃烘干機中烘干1～3min即可。
經檢測，本發明制備的改性淀粉表面施膠劑涂布后形成的膜不易開裂，不易受潮，得到的紙張平壓強度達到96N以上，邊壓強度達到765N/m以上，掉屑量低于1.025g/m2。
本發明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發明制備的改性淀粉表面施膠劑涂布后形成的膜不易開裂，不易受潮，撕裂指數達到38.65～41.25mN·m2/g， 提高了紙張的強度和抗水性能；
（2）本發明制備的改性淀粉表面施膠劑與紙張的結合力較高，減少了紙張的掉屑量，且掉屑量低于1.025g/m2；
（3）本發明制備的改性淀粉表面施膠劑不易發生霉變，易存儲，施膠方法簡易，具有廣闊的應用前景。
具體實施方式
首先按重量份數計，取40～50份木薯淀粉、60～70份質量分數為70％乙醇溶液、12～16份氯磺酸、14～19份質量分數為15％雙氧水及12～15份冰醋酸，首先依次將上述重量份數的木薯淀粉、質量分數為70％乙醇溶液及質量分數為15％雙氧水放入帶有攪拌器、溫度計及滴液漏斗的四口燒瓶中，并將四口燒瓶置于水浴鍋中，設定溫度為55～60℃，以300r/min攪拌1～2h；在上述攪拌結束后，將四口燒瓶置于冰水浴中，再將上述重量份數的氯磺酸及冰醋酸混合均勻，得混合液，并使用滴液漏斗將其滴加入四口燒瓶中，控制滴加速度為2滴/s，以250r/min進行攪拌，在滴加完成后繼續攪拌3～6h，隨后將四口燒瓶取出，使用1.5mol/L氫氧化鈉溶液調節四口燒瓶中混合物pH至中性；再在上述pH調節后將四口燒瓶置于室溫下靜置1～2h，再進行減壓過濾，收集濾渣，并將濾渣與其質量2～3倍的去離子水混合均勻，再進行噴霧干燥，收集干燥物，得改性木薯淀粉，備用；接著按重量份數計，取42～44份蔗糖、32～36份蛋白胨、26～28份酵母浸膏、7～9份亮氨酸、1～2份鏈霉素、3～6份石油醚及2～4份檸檬酸銨，攪拌均勻，并放入高溫滅菌鍋中殺菌消毒，得篩選培養基，按接種量10～15％，將嗜熱脂肪芽孢桿菌接種至篩選培養基，并將接種后的篩選培養基置于恒溫培養箱中，設定溫度為57～62℃，培養20～24h；最后在培養結束后，將篩選培養基取出，使用無菌水淋洗篩選培養基表面，直至其表面無菌絲，收集淋洗液，按質量比1:3～1:5，將淋洗液與備用的改性木薯淀粉放入容器中混合均勻，并將容器于57～62℃條件下靜置2～3h后，向容器中加入淋洗液質量30～40％的甲殼素，再將容器置于紫外線滅菌燈下殺菌消毒，即可得改性淀粉表面施膠劑。
實例1
首先按重量份數計，取50份木薯淀粉、70份質量分數為70％乙醇溶液、16份氯磺酸、19份質量分數為15％雙氧水及15份冰醋酸，首先依次將上述重量份數的木薯淀粉、質量分數為70％乙醇溶液及質量分數為15％雙氧水放入帶有攪拌器、溫度計及滴液漏斗的四口燒瓶中，并將四口燒瓶置于水浴鍋中，設定溫度為60℃，以300r/min攪拌2h；在上述攪拌結束后，將四口燒瓶置于冰水浴中，再將上述重量份數的氯磺酸及冰醋酸混合均勻，得混合液，并使用滴液漏斗將其滴加入四口燒瓶中，控制滴加速度為2滴/s，以250r/min進行攪拌，在滴加完成后繼續攪拌6h，隨后將四口燒瓶取出，使用1.5mol/L氫氧化鈉溶液調節四口燒瓶中混合物pH至中性；再在上述pH調節后將四口燒瓶置于室溫下靜置2h，再進行減壓過濾，收集濾渣，并將濾渣與其質量3倍的去離子水混合均勻，再進行噴霧干燥，收集干燥物，得改性木薯淀粉，備用；接著按重量份數計，取44份蔗糖、36份蛋白胨、28份酵母浸膏、9份亮氨酸、2份鏈霉素、6份石油醚及4份檸檬酸銨，攪拌均勻，并放入高溫滅菌鍋中殺菌消毒，得篩選培養基，按接種量15％，將嗜熱脂肪芽孢桿菌接種至篩選培養基，并將接種后的篩選培養基置于恒溫培養箱中，設定溫度為62℃，培養24h；最后在培養結束后，將篩選培養基取出，使用無菌水淋洗篩選培養基表面，直至其表面無菌絲，收集淋洗液，按質量比1:5，將淋洗液與備用的改性木薯淀粉放入容器中混合均勻，并將容器于62℃條件下靜置3h后，向容器中加入淋洗液質量40％的甲殼素，再將容器置于紫外線滅菌燈下殺菌消毒，即可得改性淀粉表面施膠劑。
首先將瓦楞原紙按要求平鋪于玻璃板上，并將一端進行固定后，將本發明制備的改性淀粉表面施膠劑均勻涂布于固定后的原紙上，控制涂布的量為35g/m2，待涂布結束后，將施膠后的紙張自然風干5min后，再置于溫度為105℃烘干機中烘干3min即可。經檢測，本發明制備的改性淀粉表面施膠劑涂布后形成的膜不易開裂，不易受潮，得到的紙張平壓強度達到97N，邊壓強度達到767N/m，掉屑量為1.015g/m2。
實例2
首先按重量份數計，取40份木薯淀粉、60份質量分數為70％乙醇溶液、12份氯磺酸、14份質量分數為15％雙氧水及12份冰醋酸，首先依次將上述重量份數的木薯淀粉、質量分數為70％乙醇溶液及質量分數為15％雙氧水放入帶有攪拌器、溫度計及滴液漏斗的四口燒瓶中，并將四口燒瓶置于水浴鍋中，設定溫度為55℃，以300r/min攪拌1h；在上述攪拌結束后，將四口燒瓶置于冰水浴中，再將上述重量份數的氯磺酸及冰醋酸混合均勻，得混合液，并使用滴液漏斗將其滴加入四口燒瓶中，控制滴加速度為2滴/s，以250r/min進行攪拌，在滴加完成后繼續攪拌3h，隨后將四口燒瓶取出，使用1.5mol/L氫氧化鈉溶液調節四口燒瓶中混合物pH至中性；再在上述pH調節后將四口燒瓶置于室溫下靜置1h，再進行減壓過濾，收集濾渣，并將濾渣與其質量2倍的去離子水混合均勻，再進行噴霧干燥，收集干燥物，得改性木薯淀粉，備用；接著按重量份數計，取42份蔗糖、32份蛋白胨、26份酵母浸膏、7份亮氨酸、1份鏈霉素、3份石油醚及2份檸檬酸銨，攪拌均勻，并放入高溫滅菌鍋中殺菌消毒，得篩選培養基，按接種量10％，將嗜熱脂肪芽孢桿菌接種至篩選培養基，并將接種后的篩選培養基置于恒溫培養箱中，設定溫度為57℃，培養20h；最后在培養結束后，將篩選培養基取出，使用無菌水淋洗篩選培養基表面，直至其表面無菌絲，收集淋洗液，按質量比1:3，將淋洗液與備用的改性木薯淀粉放入容器中混合均勻，并將容器于57℃條件下靜置2h后，向容器中加入淋洗液質量30％的甲殼素，再將容器置于紫外線滅菌燈下殺菌消毒，即可得改性淀粉表面施膠劑。
首先將瓦楞原紙按要求平鋪于玻璃板上，并將一端進行固定后，將本發明制備的改性淀粉表面施膠劑均勻涂布于固定后的原紙上，控制涂布的量為25g/m2，待涂布結束后，將施膠后的紙張自然風干3min后，再置于溫度為90℃烘干機中烘干1min即可。經檢測，本發明制備的改性淀粉表面施膠劑涂布后形成的膜不易開裂，不易受潮，得到的紙張平壓強度達到98N，邊壓強度達到768N/m，掉屑量低于1.022g/m2。
實例3
首先按重量份數計，取45份木薯淀粉、65份質量分數為70％乙醇溶液、14份氯磺酸、16份質量分數為15％雙氧水及13份冰醋酸，首先依次將上述重量份數的木薯淀粉、質量分數為70％乙醇溶液及質量分數為15％雙氧水放入帶有攪拌器、溫度計及滴液漏斗的四口燒瓶中，并將四口燒瓶置于水浴鍋中，設定溫度為57℃，以300r/min攪拌2h；在上述攪拌結束后，將四口燒瓶置于冰水浴中，再將上述重量份數的氯磺酸及冰醋酸混合均勻，得混合液，并使用滴液漏斗將其滴加入四口燒瓶中，控制滴加速度為2滴/s，以250r/min進行攪拌，在滴加完成后繼續攪拌5h，隨后將四口燒瓶取出，使用1.5mol/L氫氧化鈉溶液調節四口燒瓶中混合物pH至中性；再在上述pH調節后將四口燒瓶置于室溫下靜置2h，再進行減壓過濾，收集濾渣，并將濾渣與其質量2倍的去離子水混合均勻，再進行噴霧干燥，收集干燥物，得改性木薯淀粉，備用；接著按重量份數計，取43份蔗糖、33份蛋白胨、27份酵母浸膏、8份亮氨酸、1份鏈霉素、5份石油醚及3份檸檬酸銨，攪拌均勻，并放入高溫滅菌鍋中殺菌消毒，得篩選培養基，按接種量12％，將嗜熱脂肪芽孢桿菌接種至篩選培養基，并將接種后的篩選培養基置于恒溫培養箱中，設定溫度為60℃，培養22h；最后在培養結束后，將篩選培養基取出，使用無菌水淋洗篩選培養基表面，直至其表面無菌絲，收集淋洗液，按質量比1:4，將淋洗液與備用的改性木薯淀粉放入容器中混合均勻，并將容器于60℃條件下靜置2h后，向容器中加入淋洗液質量35％的甲殼素，再將容器置于紫外線滅菌燈下殺菌消毒，即可得改性淀粉表面施膠劑。
首先將瓦楞原紙按要求平鋪于玻璃板上，并將一端進行固定后，將本發明制備的改性淀粉表面施膠劑均勻涂布于固定后的原紙上，控制涂布的量為30g/m2，待涂布結束后，將施膠后的紙張自然風干4min后，再置于溫度為100℃烘干機中烘干2min即可。經檢測，本發明制備的改性淀粉表面施膠劑涂布后形成的膜不易開裂，不易受潮，得到的紙張平壓強度達到98N，邊壓強度達到779N/m，掉屑量為1.005g/m2。