淀粉膠粘劑廣泛應(yīng)用于紙制品中，如卷管、疊層、紙盒和紙箱的封糊以及單、多層紙袋粘合等。目前淀粉膠粘劑的產(chǎn)品較多，稀煮淀粉、淀粉醚、蠟性淀粉以及稠煮、稀煮、化學(xué)改性的預(yù)糊化淀粉等。此外，作膠粘劑的淀粉產(chǎn)品還有糊精、陽(yáng)離子淀粉、α-淀粉、氧化淀粉等。就淀粉膠粘劑的應(yīng)用和發(fā)展看，采用玉米淀粉氧化的淀粉膠粘劑的前景看好，研究應(yīng)用最多。
(1)淀粉膠粘劑的生產(chǎn)原理和方法目前淀粉膠粘劑的制備方法主要有以下4種。
①堿糊法此法是把水、淀粉、稀堿混合升溫連續(xù)攪拌制成。堿糊法因淀粉的性能基本沒有變化，粘接力不理想而很少采用。
②糊精法此法是將淀粉直接糊化，或加入少量鹽酸或硝酸，或經(jīng)微生物發(fā)酵而成。糊精法也不能使淀粉的性能發(fā)生變化，粘接力和防腐防霉能力差，不耐貯存，工藝較復(fù)雜，終點(diǎn)難以控制，分子量大小波動(dòng)大，質(zhì)量不夠穩(wěn)定，因而有被代替的趨勢(shì)。
�、壑黧w-載體法此法是將未糊化的淀粉或氧化淀粉作為主體，與含少量氧化淀粉與氫氧化鈉糊化后的稀糊狀物相混合，靠上膠后的突然高溫將生淀粉或氧化淀粉爆裂糊化制成。主體-載體法適宜于高速連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)的瓦楞紙質(zhì)量高。主體-載體法能使淀粉的性能發(fā)生變化，增加淀粉與紙纖維的粘接力，提高防腐防霉能力，制得的膠粘劑流動(dòng)性好，適用于機(jī)器和手工涂布，是目前應(yīng)用廣泛的方法。
�、苎趸矸鄯ù朔ɡ醚趸瘎⿲⒌矸垩趸�，使原來(lái)淀粉分子中所含的羥基轉(zhuǎn)變?yōu)槿┗汪然Ｈ┗哂蟹烂狗栏芰�。羧基�?duì)紙纖維有較大的親和性。氧化淀粉分子含有的羧基和醛基能活化與其相近的淀粉分子，促使化學(xué)鍵斷裂，發(fā)生氧化降解，形成低聚合度的分子，增加了淀粉的溶解性、流動(dòng)性和粘接性。
氧化作用可使淀粉具有新的官能團(tuán)(羰基和羧基)，降低了淀粉分子中羥基數(shù)量，使分子間締合受阻，減少分子間氫鍵的鍵合能力。氧化后玉米淀粉溶解性能提高，滲透性、成膜能力得以改善，粘接能力有所提高。
氧化是玉米淀粉膠粘劑生產(chǎn)的關(guān)鍵所在，如氧化程度不夠(時(shí)間太短)，淀粉分子側(cè)基氧化成為羧基數(shù)量不足，淀粉分子中糖苷鍵僅少量斷裂，支鏈結(jié)構(gòu)的大分子氧化降解甚少，則制得的膠粘劑流動(dòng)性小、稠度大、凝膠速度快、粘接能力降低。反之，氧化過度(時(shí)間太長(zhǎng))，淀粉環(huán)形結(jié)構(gòu)破壞，氧化降解程度加深，所制得的膠粘劑流動(dòng)性大、粘度小，甚至失去應(yīng)有的粘接能力。因此，在控制氧化程度時(shí)，一方面要控制氧化溫度，另一方面還要適時(shí)加入適量的還原劑終止氧化。氧化適宜的淀粉膠粘劑滲透與粘接能力增強(qiáng)。
淀粉氧化劑有過氧化氫、次氯酸鈉、鉻酸、氯、高碘酸、高錳酸鉀等。常用的有過氧化氫、次氯酸鈉、高錳酸鉀等。在國(guó)外還有使用重鉻酸、過碘酸鹽、過硫酸鹽、次溴酸鹽等為氧化劑。國(guó)外多數(shù)廠家采用過氧化氫為氧化劑。它的含量穩(wěn)定，生產(chǎn)易控制，但成本較高。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠主要使用次氯酸鈉為氧化劑，但次氯酸鈉的有效氯含量不穩(wěn)定，不同廠家的差別較大，不同季節(jié)、不同批號(hào)也有差別，使用時(shí)不易控制用量，制得的黃色膠液"重復(fù)"性差、粘度大、流動(dòng)性不好、易形成凝膠。高錳酸鉀作氧化劑能生產(chǎn)出穩(wěn)定的產(chǎn)品，可從其自身顏色變化判斷氧化程度，生產(chǎn)容易控制，但最大缺點(diǎn)是褐色氫氧化錳沉淀易浮在液面上，造成膠體分層；此外，價(jià)格較高也是限制其廣泛采用的因素之一。
(2)淀粉膠粘劑的生產(chǎn)工藝淀粉膠粘劑的種類和應(yīng)用各異，但配方和工藝大體相近，因使用性能及工藝要求不同，會(huì)略有差別。下面介紹幾種淀粉膠粘劑生產(chǎn)工藝。
�、倏旄尚偷矸勰z粘劑制備配方(質(zhì)量份)：玉米淀粉(食用一級(jí)，細(xì)度>98，過100目)130，次氯酸鈉(有效氯≥5.2%)30，硫酸亞鐵適量，膨潤(rùn)土適量，燒堿(固體)20.1，硼砂適量，硫代硫酸鈉適量，水780。
在淀粉膠粘劑的制備過程中，氧化反應(yīng)至關(guān)重要。適宜的氧化，可提高淀粉的溶解性，使膠粘劑的成膜能力改善，粘接能力增強(qiáng)。通�？刂频矸叟c次氯酸鈉之比為(2.5：1)～(3：1)效果較好，氧化時(shí)間控制在60～80min。該膠粘劑中水的用量必須嚴(yán)格控制，因?yàn)槠溆绊懩z粘劑的質(zhì)量、干燥速度、粘度，淀粉與水之比為(1：6)～(1：7)為宜。堿用量一般為淀粉用量的8%～10%；硼砂用量通常占總量的0.075%～0.15%，建議用量為0.1%；選擇廉價(jià)的硫酸亞鐵作為催化劑，用量控制在0.03%～0.04%；為了及時(shí)終止淀粉氧化反應(yīng)，穩(wěn)定膠粘劑的性質(zhì)，需加入終止劑硫代硫酸鈉，其用量必須嚴(yán)格控制，用量占總量的0.5%時(shí)，膠粘劑的性能最穩(wěn)定；為了加快膠粘劑的干燥速度，加入催干劑膨潤(rùn)土來(lái)加速膠粘劑的成膜速度，縮短干燥時(shí)間，加入量以1.0%～1.5%為宜。該膠粘劑生產(chǎn)過程采用冷制，工藝簡(jiǎn)單，干燥速度快，粘接強(qiáng)度高，適用于瓦楞紙的粘接。
�、诶渲蒲趸矸奂翱旄尚偷矸勰z粘劑制備氧化淀粉配方(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))／%：玉米淀粉12，次氯酸鈉4，硫酸亞鐵0.03，亞硫酸鈉0．14，水86。
氧化淀粉制備工藝：將淀粉加入冷水中，攪拌均勻，硫酸亞鐵用熱水溶解后加入到淀粉乳液中，攪拌均勻后加入次氯酸鈉，攪拌下反應(yīng)2h，加入亞硫酸鈉終止反應(yīng)，5min后水洗過濾，干燥到含水12％以下。
膠粘劑配方及制造工藝：將氧化淀粉100份(質(zhì)量份，下同)加入400份冷水中配成乳液，攪拌均勻后加入一定量的200的氫氧化鈉溶液，攪拌約10min，使膠液呈半透明時(shí)為止。然后用熱水將硼砂配成4％的水溶液80份，攪拌下加入到淀粉乳液中，約15min后加入10份輕質(zhì)碳酸鈣和少量的焦磷酸鉀，攪拌20min后即得成品。
性能指標(biāo)：
外觀淺黃半透明膠液粘度(涂-4杯·s)60～90固含量／％>19
初粘時(shí)間／min1～2自然干燥時(shí)間／min28
�、劾渲频矸勰z粘劑配方(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))／％：玉米淀粉15，次氯酸鈉5．3，硫酸鎳2×10-4，燒堿1．3，硼砂0．2，大蘇打0．2，水78．0。
該膠粘劑干燥較慢，不同地區(qū)不同季節(jié)的干燥速度亦有差異，自然干燥為24～48h。實(shí)際使用時(shí)配方和工藝條件要適當(dāng)調(diào)整，特別是氧化和糊化的時(shí)間。該膠粘劑裱成的瓦楞紙板自然干燥后堅(jiān)硬挺直，但由于淀粉分子分解不透，存在生淀粉，紙板在空氣中易吸潮變軟。
�、軣嶂频矸勰z粘劑配方(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))／％：玉米淀粉12.0，次氯酸鈉6．0，燒堿1．3，硼砂0．2，大蘇打0．5，水80．0。
該膠粘劑制備時(shí)問短，粘接強(qiáng)度高，質(zhì)量穩(wěn)定，使用方便。用其粘接的紙箱不易返潮，但貯存時(shí)間短，干燥慢。
(3)淀粉膠粘劑研究進(jìn)展國(guó)外玉米淀粉膠粘劑主要用于成型機(jī)上生產(chǎn)瓦楞紙箱。它配有微波或遠(yuǎn)紅外線干燥裝置，干燥迅速，粘接強(qiáng)度大，質(zhì)量穩(wěn)定。近年的研究主要是提高耐用性和粘接強(qiáng)度，以及適應(yīng)高速瓦楞紙板成型機(jī)上使用，現(xiàn)已趨于穩(wěn)定生產(chǎn)。我國(guó)淀粉膠粘劑研究起步晚，推廣使用遲，僅有幾家大廠采用了烘干設(shè)備，但干燥速度慢，嚴(yán)重地阻礙了玉米淀粉膠粘劑的推廣使用。目前，國(guó)內(nèi)外已研究出了幾種快干型玉米淀粉膠粘劑。
�、偬盍闲偷矸勰z粘劑針對(duì)玉米淀粉膠粘劑含水量高達(dá)60％～70％的情況，加入膨潤(rùn)土、陶土、高嶺土、碳酸鈣、明礬等填料增加固含量，減少水分含量，同時(shí)還能堵塞紙面空隙，以阻止水分滲透，加快干燥速度，使膠粘劑粘度明顯提高。但使用時(shí)產(chǎn)生甩膠，增加了機(jī)器磨損。
②復(fù)合淀粉膠粘劑為了提高氧化淀粉膠粘劑的耐水性、粘接強(qiáng)度及干燥速度，常在淀粉膠粘劑中加入一些高分子材料(聚乙烯醇、脲醛樹脂、聚乙烯醇縮甲醛、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物、乙酸乙烯-丙烯酸共聚物和苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物等)，如聚乙烯醇-淀粉復(fù)合膠粘劑，配方(質(zhì)量份)：淀粉10～15，氫氧化鈉1～1．3，雙氧水(30％)0．3～0．4，聚乙烯醇0．2～0．3，硼砂0．2～0．4，硫酸亞鐵適量，水90～110。由于聚乙烯醇分子結(jié)構(gòu)中含有大量的仲羥基，其粘合性和耐水性優(yōu)異，當(dāng)其加入到膠粘劑中能與淀粉通過硼砂交聯(lián)形成絡(luò)合物，大大改善淀粉膠粘劑的粘接力，縮短干燥時(shí)間。由于復(fù)合體系中高分子材料成膜快，其分子中含有憎水基團(tuán)，有利于水分子的揮發(fā)，可大大縮短膠粘劑的干燥時(shí)間。
�、劢又Ω男缘矸勰z粘劑對(duì)淀粉進(jìn)行化學(xué)接枝改性是拓寬淀粉應(yīng)用范圍，提高淀粉膠粘劑質(zhì)量的一種重要方法。由于淀粉分子結(jié)構(gòu)中的葡萄糖單元上存在活性的羥基、羰基和羧基等，它們都能與水發(fā)生締合，使水分揮發(fā)得更慢。如果加入含有鈰離子的引發(fā)劑，在較低溫度下使之與丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、葡萄甘聚糖-甲基丙烯酸乙酯等接枝共聚，隱藏羥基，加速水分揮發(fā)，從而加快成膜速度而達(dá)到快干的目的。在堿性條件下淀粉可與環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧乙烷反應(yīng)，用其制備的膠粘劑粘接強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、粘度低。
