[摘要]介紹一種新型包裝粘合劑：高壓聚合淀粉膠。它是以淀粉作為原料，通過淀粉變性，再經(jīng)高溫、高壓蒸煮而制得。這種粘合劑性能和傳統(tǒng)的化學卷煙膠相同，但價格低，在燃燒時對人體產(chǎn)生的毒副作用較小，所以是化學卷煙膠理想的替代產(chǎn)品。　［關(guān)鍵詞］ 粘合劑 變性淀粉 卷煙膠
　　1 引言
　　在眾多的包裝粘合劑中，卷煙膠占有相當比例，卷煙膠是用于煙紙之間以及煙紙與過濾嘴之間的粘接。它的特點是初粘性好、流動性高、干性平穩(wěn)、干燥快、不易結(jié)皮、具有一定的粘接力，且紙的背面沒有膠滲痕跡。傳統(tǒng)的卷煙膠主要成分是由聚醋酸乙烯和其它合成樹脂配制而成的水基膠。這種膠因為是化學合成物，在燃燒時會產(chǎn)生對人體有害的物質(zhì)，并且價格較貴。隨著淀粉科學的發(fā)展，人們希望用廉價的淀粉作為原料，通過淀粉變性制作卷煙膠，這種淀粉膠燃料時對人體產(chǎn)生的毒副作用較低，且價格低廉，有“綠色煙膠”的美譽。在一些先進國家的卷煙廠，80年代初，已經(jīng)開始研制使用變性淀粉制成的卷煙膠，而我國因為變性淀粉的研制和生產(chǎn)尚在開始階段，所以剛剛開始研制這種產(chǎn)品，下面介紹的高壓聚合淀粉膠是卷煙膠的替代產(chǎn)品，它不僅為淀粉的深加工和應用帶來廣闊的前景，還能為卷煙廠提供價廉物美的卷煙輔料。
　　2 高壓聚合淀粉膠的制作方法
　　2.1 原料要求 含支鏈淀粉≥70%的天然淀粉，如蠟質(zhì)玉米淀粉、木薯淀粉等。
　　2.2 制作過程
　　（1）由上述天然淀粉制得以下兩種變性淀粉 a.交聯(lián)淀粉：交聯(lián)劑用醋酸酐和乙二酸，低度交聯(lián)。 b.羥丙基淀粉：先用鹽酸或硫酸處理淀粉，使淀粉降解，進一步用環(huán)氧丙烷改性。
　　（2）用上述兩咱變性淀粉加水、加過硼酸鈉高溫高壓蒸煮。
　　（3）蒸煮后閃蒸去水，使溶液得到一定濃度，再加防腐劑即為成品。
　　2.3 配料及控制過程
　　（1）交聯(lián)淀粉 40%淀粉加60%水，再加入0.1%淀粉重量的乙二酸和3.2%淀粉重量的醋酸酐，混合后調(diào)整至PH10，加熱至50～52℃，維持80分鐘，結(jié)束調(diào)整至PH4。
　　（2）羥丙基淀粉 第一步：44%淀粉加56%水，再加6%淀粉重量的鹽酸，混合后加熱至50～52℃，維持2個小時，控制流度為75。 第二步：先在第一步反應物中加入適量的NaOH調(diào)查至PH10，然后降溫至20～22℃加入11%淀粉重量的環(huán)氧丙烷和0.074%淀粉重量的過硼酸鈉。在此溫度下維持2.5小時，反應結(jié)束調(diào)整至PH4。 　　　（3）上述交聯(lián)淀粉和羥丙基淀粉反應后的溶液混合（注意：交聯(lián)淀粉和羥丙基淀粉按淀粉重量1∶1配合），再加入0.5%淀粉總重量的過硼酸鈉，在反應釜中直接通蒸汽加熱至160℃，表壓至0.63MPa，在溫度和壓力下維持5分鐘，立即閃蒸排除過量水分，使液料含因量至40%，準卻加0.5%氯烴防腐劑，即得最終產(chǎn)品。 　　　3 反應原理及性能分析
　　3.1 原料 要求含支鏈淀粉大于70%，主要是因為支鏈淀粉在熱水中加壓糊化后凝沉性弱，用支鏈淀粉制得的變性淀粉糊化后具有同樣性能。
　　3.2 并聯(lián)淀粉 淀粉中含有多個羥基，在每個葡萄糖剩基中有兩個仲羥基以及一個伯羥基，這些羥基具有醇羥基的化學反應性能，可以與許多化合物反應。交聯(lián)反應主要強化了淀粉顆粒中的氫鍵，交聯(lián)化學鍵作用象分子間的橋梁。 淀粉與乙二酸和醋酸酐，在堿性條件下反應成雙淀粉乙二酯，結(jié)構(gòu)如下： O O ‖ ‖ 淀粉-O-C-（CH2）-C-O-淀粉 O O 酸酐交聯(lián)的反應式如下： ‖ ‖ NaOH＋淀粉OH＋（CH3CO）2O→淀粉-OCH3＋CH3CONa＋H2O 由于交聯(lián)使氫鍵橋增強，在水中加熱時，淀粉中的橋鍵在水中受熱時不破裂，所以糊化后結(jié)構(gòu)變得有粘著力和彈性，流動性特別好，并且低交聯(lián)的淀粉糊化后在剪切速率下粘度具有較高的穩(wěn)定性。 　　　3.3 羥丙基淀粉 在制作羥丙基淀粉前，淀粉應先用酸處理，這是因為淀粉經(jīng)過酸變性，能使淀粉分子量降低，在水中加熱時，顆粒裂成碎片，不膨脹，糊化溫度提高，防止在堿性條件下羥丙基化時淀粉糊化，以保護淀粉顆粒。 環(huán)氧丙烷在堿性條件下與淀粉起醚化反應得羥丙基淀粉。 反應時要加入少量的過硼酸鈉作為催化劑，以提高反應速度。 羥丙基淀粉的糊化特性：由于羥丙基的取代作用會阻止糊化漿料冷卻時產(chǎn)生凝沉。結(jié)果形成一種較易流動的漿液，并且漿液的透明度得到改善。羥丙基淀粉糊化后能得到透明度高、流動性好、凝沉性弱、穩(wěn)定性高的糊。另外因為羥丙基的親水性能，在糊化冷卻后，仍能保持膠體結(jié)構(gòu)，無水分析出，糊的成膜性、柔韌性、平滑性、耐折性都好。
　　3.4 糊化 交聯(lián)淀粉和羥丙基淀粉按一定比例配合，在高溫、高壓下蒸煮產(chǎn)生糊化，改變比例可以制得不同性質(zhì)的糊。糊化過程中發(fā)生的化學反應很復雜，主要為水解反應、復合反應和葡萄糖基轉(zhuǎn)移反應。前者是淀粉水解成小分子，后二者是分子之間又重新聚合生成較大的支鏈分子，也稱為重聚合反應。因為羥丙基淀粉和交聯(lián)淀粉中的氫鍵橋被強化，所以在高溫、高壓下會絡合形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的糊，在冷卻后水分不易析出，糊有成膜性好、流動性好、凝沉性弱。
　　4 結(jié)束語
　　通過以上介紹的制作方法和配料比例，已經(jīng)成功地制得了高壓聚合淀粉膠，通過在卷煙廠試用，車速可達4000支/min，性能完全滿足使用要求。這種產(chǎn)品粘度在22.5℃時為9600CPS，固體份含量為40%，膠的初粘性好，粘合力強、流動性好、粘合快、干燥快，外觀為乳白色稠厚液體。