阳离子淀粉制备的研究进展
阳离子聚合物电解质的研究进展
７２
细
石
油பைடு நூலகம்
化
工
Ｓ ＰＥＣＩ ＡＬＩ ＴＹ ＰＥＴＲ０ＣＨＥＭＩ ＣＡＬＳ
第２卷 第２ ７ 期 ２１ ０ ０年 ３ 月
阳 离 子 聚 合 物 电解 质 的 研 究 进 展
李荣强 张 宏。 王金本。 韦鲁滨
［ ． 国矿 业 大 学 （ 京 ） 学 与 环 境 工 程学 院 ， 京 １０ ８ ； ． 国科 学 院 化学 研 究 所 ， 京 １０ ９ ； １中 北 化 北 ０ ０３ ２ 中 北 ０ １０ ３ 黄 淮学 院 化 学 化 工 系 ， 南 驻 马店 ４ ３ ０３ ． 河 ６０ ０
面电荷密度 大大 降低 ， 降低 了黏 土 的水化 和运移 ，
从 而有效 地提高 井眼 的稳 定性 ； 同时 ， 阳离子 聚合
作 者 简介 ： 荣 强 （９ ４一） 博 士 ， 李 】７ ， 主要 研 究 方 向为 聚 电解 质
分子 聚 集 体 化 学 。Ｅ ｍａｌｒ ｌ ｉ ａ ． ｃ ｃ 。 — ｉ ｑｉ ｃ ｓ ａ ． ｎ ： ＠ ｃ 基 金 项 目 ：国 家 十 一 五 ８ ３ 课 题 资 助 项 目 （Ｎｏ ６ ．
文献 标 识 码 ： Ａ
聚合物 电解质是 一类链上 带有 电荷 的聚合物
的总称 ， 这种 电荷通 常 是 以共 价键 链 接 到 聚合 物 链 上 。聚电解 质种 类 繁 多 ， 锂 离子 电池 、 染 、 在 印
纺 织 、 纸 、 处 理 、 物 缓 释 与 输 送 、 人 护 理 品 造 水 药 个
２ ０ ＡＡ０ Ｚ ０ ０ ６ ９ ３ ５和 Ｎｏ ２ ０ ＡＡ０ ０ ０ ．０ ７ ９ ７ 卜２） 。
物还 能包覆 页岩 ， 防止页 岩的分散 ， 抑制地 层 的造
氧化阳离子化乳化AKD
氧化淀粉在涂料和造纸工业中的应用摘要：氧化淀粉具有胶液透明度好、固含量高、粘度低、粘结力强、流动性好、不易凝胶等优势，已被普遍应用于造纸、纺织、食物、建筑、包装等行业。
本文介绍了氧化淀粉在内墙涂料与造纸工业中的应用，并对前景进行了展望。
关键词：氧化淀粉；胶黏剂；涂料工业；造纸工业；应用一、氧化淀粉的性质淀粉是一种绿色可再生的廉价有机物原料，通过进行物理、化学、生物变性后，其应用领域大大增加。
氧化淀粉的制备最早可以追溯到1829年，据Liebig报道淀粉在氯气或亚氯酸中暴露时有明显的变化。
我国对氧化淀粉的研究开始于20世纪80年代。
氧化淀粉因原料不同主要分为玉米、木薯、马铃薯、小麦、糯米等氧化淀粉；因氧化剂不同主要分为次氯酸盐、过氧化氢、高锰酸钾等氧化淀粉。
氧化淀粉的生产原理是淀粉分子D-葡萄糖残基在氧化剂作用下，葡萄糖单位上的C6位上的伯羟基，C2、C3上的仲羟基被氧化成醛基或羧基。
由于C6位上的伯羟基比较活跃，其被氧化的机率远大于C2、C3位上的仲羟基。
在偏碱性介质中，随着氧化过程的进行，反应过程中间形成的醛基可进一步被氧化成羧基。
淀粉分子经氧化过程，其中的羟基数量大大减少，分子缔合受阻，从而减弱了分子间氢键的结合能力；由于糖苷键的断裂，使淀粉分子降解，其分子量降低，从而增加了溶解性、流动性和粘结性。
但有碱液时，淀粉中未被氧化的羟基与其结合，破坏了部分氢键，使大分子间作用减弱，因而易溶胀糊化，赋予其粘合性。
同时由于羧基体积较大，阻碍了分子间氢键的形成，从而使得氧化淀粉具有易糊化、粘度低、凝沉性弱、成膜性好、膜的透明度高及强度亦高等特点。
二、氧化淀粉在涂料工业中的应用一、涂料行业现状。
近30年来，涂料行业发展迅速，产量方面，在2007年，全国涂料产量达万吨，其中建筑涂料已近180万吨，估计至2010年，建筑涂料的需求量将达到200万吨；市场规模从1987年的80亿人民币上升到1996年的1000亿人民币，2004年更是达到了2400亿元，专家预测这一黄金时期还将持续20年。
阳离子淀粉在造纸工业中的主要用途及其重要作用
阳离子淀粉在造纸工业中的主要用途及其重要作用危志斌;张瑞杰【摘要】At present,cationic starch has been applied in the paper industry widely because of many of its advantages,such as its richness in the natural resources,reasonable price,degradable property,cationic charge,mature preparation process,adjustable substitution degree,and so on.This article summarizes the applications of the cationic starch,including its usage in pulp as dry strengthening agent and retention agent,its usage in paper surface sizing as surface sizing starch,its usage in paper coating as coating starch,its usage in ASA and AKD of paper sizing agent as emulsion agent,and its usage in papermaking wastewater treatment as flocculants,and so on.Also its application effects were introduced with industrial practice.%阳离子淀粉具有资源丰富、价格适宜、可以降解、带正电荷、制备工艺成熟及取代度可调等优点,目前在造纸工业中已被广泛应用。
阳离子淀粉的性质、应用及市场前景
阳离子淀粉的性质、应用及市场前景黄俊慧;倪海明;柳春;郭佳文;陈羽希【摘要】淀粉作为一种天然资源,广泛存在于自然界中,是重要的工业原料.但由于原淀粉存在很多固有性质而限制了其在市场中的应用,人们根据淀粉的结构及其理化性质将淀粉进行变性,得到的变性淀粉具有优良的性质,更能满足应用的需求,本文主要对阳离子淀粉的分类、性质、应用及市场前进进行论述.【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2017(019)005【总页数】4页(P46-48,55)【关键词】阳离子淀粉;分类;性质;应用【作者】黄俊慧;倪海明;柳春;郭佳文;陈羽希【作者单位】百色市技术市场管理办公室,广西百色 533000;中国科技开发院广西分院,广西南宁 530022;中国科技开发院广西分院,广西南宁 530022;中国科技开发院广西分院,广西南宁 530022;中国科技开发院广西分院,广西南宁 530022【正文语种】中文【中图分类】TS23淀粉是一些植物的常见组成成分，在玉米、大米、木薯等植物中广泛存在，它是绿色植物进行光合作用的产物，是一种可再生的资源，广泛地被人们应用于生产生活中。
然而由于淀粉存在着一些特有的属性，使其在应用中具有一定的局限性，因而满足不了生产发展的要求，人们根据淀粉的结构及其性质特点对其进行改性，由此可以充分利用淀粉资源，满足工业生产的需求。
对淀粉进行改性是通过运用物理、化学或酶的方法，改变原淀粉的一些性质。
通过改变分子的结构如断键、酯化、醚化、分子重排或引入某些基团得到性质发生改变的淀粉衍生物[1]。
阳离子淀粉是改性淀粉中的一种，属于阳离子型改性淀粉，它是一类淀粉经醚化而得到的氨基和氮原子上都带有正电荷的淀粉醚衍生物[2]。
因带有正电荷基团的存在，其性质也发生了变化，如糊粘度、透明度较高，糊化温度相对原淀粉变低等，且其带有的正电荷阳离子淀粉可以与带负电荷的物质相结合，增大了对细小纤维等的附着力，这些优良的特性扩大了它的应用范围，使其在造纸、纺织、陶瓷、印染、玻璃纤维黏合剂和油田钻井等领域中被广泛应用并具有十分重要的作用[3]。
淀粉微球的制备及应用研究进展
淀粉微球是近三十年来开始发展的一种新型淀 粉产品 ,因其特殊的载药靶性功能 、吸附性能 ,食品 添加剂性能等越来越受到国内外研究者的重视 。自 20世纪 80年代淀粉微球首次研制以来 ,国内外许多 研究机构和公司企业对淀粉微球的制备和应用给予 了极大关注 ,并在此领域内进行了大量的研究和开 发工作 ,相继研究出淀粉微球几种制备技术 。应用 方面 ,淀粉微球具有可生物降解 、生物相容性 、无毒 性 、无免疫原性及原料来源广泛 、价格低廉等显著优 点 ,因此 ,淀粉微球作为药物载体的应用性研究备受 人们关注 ,近年来正逐渐成为研发热点 。目前 ,已经 尝试将淀粉微球作为靶向制剂的药物载体应用在鼻 腔给药系统 、动脉栓塞技术 、放射性治疗等领域 。
一次交联合成的淀粉微球存在机械强度较差 , 载药 、释药的稳定性不够等缺陷 。Charle s Fou rn ie r[14 ] 以 MBAA 为预交联剂 , CEH 为交联剂 ,采用两步交联 法制备的淀粉微球具有立体网状结构 ,较高的骨架 强度 ,球形圆整 ,表面粗糙多孔等特点 。李仲谨 等 [5 ] 以可溶性淀粉为原料 , Span60和吐温为乳化剂 ,氯仿 和环己烷的混合物为油相 ,以 N , N ′ -亚甲基双丙烯酰 胺 (MBAA )为预交联剂 ,与可溶性淀粉交联聚合 ,再 以环氧氯丙烷 ( ECH )为交联剂进行二次交联固化 , 合成出淀粉微球 。所得微球球形圆整 ,表面粗糙多 孔 ,平均粒径分布较为均一 ,粒径在 65μm 以下的微 球占 9515% ,反应时间短 ( 215h) ,其吸附性能还有待 进一步研究 。 11312 离子型淀粉微球 普通的中性淀粉微球以物 理吸附为主 ,因此吸附或选择性吸附能力较弱 ,对淀 粉微球进行离子化改性可以提高吸附或选择性吸附 能力 。离子型淀粉微球包括阴离子淀粉微球和阳离 子淀粉微球 。
新型两性变性淀粉浆料的制备及性能测试
（ 河 北 科 技 大 学 ，河 北 石 家 庄 ０ ５ ０ ０ １ ８）
Байду номын сангаас
摘
要
介绍了新型两性变性淀粉浆料的制备工艺 ，并测试 了该浆料 的主要性能 。
关键词
新型 ；两性 ；变性淀粉浆料 ；制备 ；性能测试
文 献 标 识 码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ５ — ９ ３ ５ ０ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ ２ ２ — ０ ３
吸收峰 ， 分别在 １ ４ ８ １ ｃ ｍ ～、 １ ４ ７ ９ ａ ｍ 和 １ ４ ８ ０ ｃ ｍ 处 ， 此峰 为季 铵基 团上一ｃ 一０ 一键 的伸 缩振 动吸收 峰 ， 证 明发生 了阳离子 化反 应 。两性淀 粉 除 了具 有 季铵 基 团特 征峰 （ ５ ５ ０ ～ ９ ０ ０ ｃ Ｉ Ｘ １ － ）、 （ １ ４ ５ ０ ～ １ ５ ０ ０ ｃ ｍ ）
和醚键 （ 一Ｃ —Ｏ 一 ） 特征 峰 （ １ １ ０ ０ ～ １ １ ５ ０ ｏ ｎ ） 外，
仪 器 ：Ｎ Ｄ Ｊ 一 ９ ５ 型 旋 转 粘 度计 ，Ｚ ｗ ｉ ｃ ｋ万 能 材料
实 验 机 ，Ｙ Ｇ １ ４ １ 厚 度 测 量 仪 ，Ｙ ７ ３ １ 型抱合 力机 ， Ｚ ｗ ｅ ｉ ｇ ｌ ｅ 纱 线耐磨 仪 ，Ｆ Ｎ 一 ２ ０ ２ — ２电热鼓风干燥箱 。
１ ． ２ 新型两性变性淀粉浆料的制备
还有 ９ ６ ０ ｅ ｍ 处 的一Ｐ ＝ ＝ ＝ ０伸缩振动峰和 １ ０ ５ ０ ～ １ １ ５ ０
ｃｍ
处 的一 Ｐ 一０ 一ｃ 一键 的吸收峰 ，说 明两性淀粉结
以玉米 淀粉 为原料 ，３ 一氯 一 ２ 一羟基丙 基三 甲基 氯化铵 （ Ｃ Ｈ Ｐ Ｔ ＭＡ ） 为阳离子醚化剂 ，采用湿法制备低
阳离子淀粉
阳离子淀粉取代度的测定阳离子淀粉取代度常用凯氏定氮法测定，比较费时。
近来开发出氨敏电极电位滴定法，省去蒸馏、滴定等步骤，方法简便快速。
（一）凯氏定氮法样品用蒸馏水洗去未反应的阳离子醚化剂，烘干后按测定淀粉中蛋白质的方法进行测定。
结果计算：式中 V1——滴定样品时消耗0.05mol／L H2SO4标准溶液的体积（ml）V。
——空白试验消耗0.05mol／L H2SO4标准溶液的体积（ml）c——硫酸标准溶液的浓度（mol／L）m——称取样品的质量（g）wH2O——样品的水分（％）wN——阳离子淀粉的含氮量（％）式中 wN。
——原淀粉中蛋白氮含量11.57； 13.44——为换算系数注：该公式为季铵盐作醚化剂时的取代度，如为其他阳离子醚化剂，则式中 M——为阳离子醚化剂摩尔质量（g／mol）（二）电位滴定法1．仪器与试剂凯氏烧瓶、容量瓶、数字式离子计、氨敏电极。
氯化铵标准溶液：精确称取经105℃烘干的NH4Cl 5.3490g，配成0.1000mol／L标准溶液。
氨敏电极内充液： 0.lmol／L NaCl和 0.01mol／L NH4Cl的混合液。
缓冲溶液： 0.2mol／L NaCl或0.lmol／L KNO3。
10mol／L NaOH。
2．操作步骤称取1.0g试样（精确至士0．0001g），于250ml凯氏烧瓶中，加极少量硒粉（约0.1g）、10ml浓硫酸，然后置于电炉上消化至无色透明，冷却后用蒸馏水定容至 250ml。
精确吸取该溶液 10ml于150ml 烧杯中，加37ml蒸馏水，插入处理好的氨敏电极，再加3ml 10mol／L NaOH溶液，电磁搅拌下测量其平衡电位E1。
再加0.5mlNH4Cl 标准溶液，测量其平衡电位E2。
最后添加 55.5ml缓冲液，测量其平衡电位E3。
3. 结果计算按下式算出试样中氨的浓度cx（mol／L）式中 cs ——标准NH4Cl溶液浓度（mol／L）Vs——加入标准NH4Cl溶液体积（ml）Vx——测定液的总体积（ml）ΔE——添加标准溶液前后的电位差（E2－E1）（V）ΔE’——添加缓冲液前后的电位差（E3－E2）（V）试样中有机氮含量为：式中wN——试样的有机氮含量（％）14—氮的摩尔质量（g／mol）m——试样质量（g）f——稀释倍数式中 ms——取代基质量（g）Mr——取代基相对分子质量。
高压处理对淀粉结构与性能的影响研究进展
高压处理对淀粉结构与性能的影响研究进展
杨银双;丁泽术
【期刊名称】《食品工业科技》
【年(卷),期】2024(45)9
【摘要】作为一种新型的物理改性方式,高压处理已广泛应用于淀粉的加工和生产中。
本文系统综述了高压处理对淀粉结晶结构、糊化、回生、消化、热学及流变学特性的影响。
高压处理可显著降低淀粉的相对结晶度,并使淀粉A型或C型结晶结构转变为B型结晶结构。
高压处理对淀粉结晶结构的破坏主要通过破坏双螺旋的规则排列实现,而不是直接破坏双螺旋结构。
高压处理可提高淀粉的回生速率,并使抗性淀粉含量显著上升。
高压处理提高了淀粉的表观黏度、屈服应力、储能模量和损耗模量。
但高压处理对不同品种淀粉的糊化、热学性能、流动性指数和稠度系数有不同的影响趋势。
高压处理技术在R3型抗性淀粉的制备及新型淀粉材料领域具有重要的应用前景。
【总页数】8页(P359-366)
【作者】杨银双;丁泽术
【作者单位】西昌学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS231
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论文与综述阳离子淀粉制备的研究进展刘浪浪,刘 伦,贺金金,刘军海(陕西理工学院化学学院,陕西汉中723000)[摘 要] 简要介绍了阳离子淀粉的应用,综述了阳离子淀粉的几种制备工艺的研究进展,探讨了其今后的主要发展方向。
[关键词] 阳离子淀粉;制备;研究进展阳离子淀粉是用各种含卤基或环氧基的有机胺类化合物与淀粉分子中的羟基进行醚化反应而生成的一种含有氨基、氮原子上带有正电荷的淀粉醚衍生物[1]。
阳离子淀粉主要有叔胺盐类和季铵盐类,其原料在自然界中分布很广,如在玉米、土豆、木薯、小麦中等。
我国是一个农业大国,其玉米产量仅次于美国,所以为阳离子淀粉的制备提供了一个巨大的原料来源。
阳离子淀粉由于其带有正电荷,易与带负电荷的细小纤维结合,故具有多种原淀粉所不具备的特质,如糊稳定性、水溶解性、成膜性、透明度等,使得阳离子淀粉具有极大的用途。
此外,阳离子淀粉具有糊化温度低,易于分散,且黏度高、热稳定性好等特点。
因此被广泛地应用于造纸、纺织、食品、石油、粘合剂、采矿业、污水处理和化妆品等领域[2]。
国外在20世纪60年代早已步入工业化,而在我国工业化起步较晚,主要是在造纸和水处理中大量使用,其他行业正处于推广应用阶段,对其研究和开发利用有着重要的意义。
1 阳离子淀粉及其在造纸业中的应用阳离子淀粉是应用最为广泛的淀粉衍生物之一,其种类繁多,大致可分为叔胺烷基醚、嗡类淀粉醚、伯或仲胺烷基醚、杂类四大类,目前仍在不断研究出现新型阳离子淀粉。
叔胺烷基醚和季铵烷基醚是主要的商品淀粉,是具有亲水基的高分子物质,不仅原料来源广、无毒性、价廉和产物可完全生物降解收稿日期:2009-07-24项目来源:陕西理工学院大学生科研立项作者简介:刘浪浪,男,陕西理工学院化学与环境科学学院化学工程与工艺专业本科学生。
无污染,而且具有一定的胶粘力,在工业废水处理中作为优良的絮凝剂吸附废水中带负电荷的悬浮物质,其吸附交换容量与阳离子淀粉的取代度有很大的关系。
阳离子淀粉在我国的研究开发十分迅速,业已取得许多可喜的成就。
1.1 在造纸中的应用阳离子淀粉在造纸工业中作化学添加剂,如增强剂、表面施胶剂、涂布粘合剂等应用。
近年来发现阳离子淀粉在再生纸湿部的应用中也有一定作用,如刘全校等[3]采用阳离子固着剂或阳离子湿强剂和阳离子淀粉配合使用,不仅对再生纸有明显的增强、助留和助滤作用,还对再生纸光学性能也产生很大的影响。
阳离子淀粉对脱墨浆料抄造的纸页强度性能影响小,对混合浆料抄造的纸页性能影响较大;阳离子淀粉可提高脱墨浆料和混合浆料中的填料留着率,使纸页不透明度提高、白度降低、色调改变等。
1.2 在污水处理中的应用加絮凝剂是处理废水的一种很重要的方法,絮凝剂能使水中的溶胶等形成絮凝状沉淀而沉淀出来。
阳离子淀粉就是其中最重要的一种,它可以吸附工业废水中的带负电荷的有机或无机悬浮物质,如泥土、煤粉、炭、铁矿砂、纤维素等,因此可以作为有机或无机废水处理剂。
阳离子淀粉在水处理中的应用,对解决全球日益严峻的水资源问题起到了很大的作用。
此外,还可应用于染料废水的处理,如庞艳龙[4]等研究发现阳离子淀粉处理染料废水有较好的絮凝效果,脱色率达到96%以上。
2 阳离子淀粉的制备有关制备阳离子淀粉的报道很多,生产工艺也12多种多样。
一般制备阳离子淀粉的方法主要可分为干法、湿法以及介于两者间的半干法。
半干法是继干法之后发展起来的一种制备方法,其工艺简单,成本低,有较大的灵活性,并且环境污染小,可适合制备不同取代度的产品。
近年来也有研究者开发出了一些新型制备阳离子淀粉的方法,如微波干法、流态化制备法等。
2.1 湿法制备湿法分为水溶剂法和有机溶剂法,其中水溶剂法又可分为浆法和糊法,其大致制备步骤是:捣碎 打浆 除渣 混合 静置 精制 检验。
如刘文菊等[5]用酸浆法生产淀粉,对沉淀淀粉的凝聚沉降取得良好的效果。
目前工业生产氧化淀粉主要采用以次氯酸钠为氧化剂的湿法生产工艺,此工艺所用次氯酸钠的价格低廉,氧化效果好,但对环境污染较大,不符合绿色环保要求。
刘泽民等[6]采用湿法制备了低取代度阳离子淀粉,其工艺条件是:向250mL三口瓶中加入25g精制玉米烹调淀粉,30mL去离子水,控制在一定温度范围内搅拌。
另在一小烧杯中加10m L去离子水, 2.3g30%NaOH溶液和醚化剂2.0g,搅拌溶解并冷至25 左右,然后加到淀粉水溶液中搅拌,搅拌时间3~12h,反应完毕后冷却到室温,真空抽滤,并用95%乙醇洗涤三次,滤液回收。
在该条件下,产物的取代度为0.0683,反应效率88.8%。
湿法制备的反应条件温和,生产设备简单,因此比较节能。
但完成一次操作所需的时间很长、反应效率低、用水量大、耗能多、需使用大量昂贵的有机溶剂,有的还需加抗胶凝剂,且有一定的污染,所以水溶剂法不适合高取代度阳离子淀粉的制备。
目前工业制备阳离子淀粉大多采用的是湿法制备,工艺技术相对比较成熟,但因为上述湿法制备的缺点是亟需解决的问题,或者开发新的工业制备工艺以替代湿法制备是今后研究的重点。
2.2 干法制备干法是继湿法之后发展的一种新工艺,一般是采用少量水或有机溶剂中加入某种特定的阳离子化试剂,使之与淀粉反应而制得的。
其制备步骤是:搅拌混合 反应 中和 洗涤 过滤 干燥 粉碎过筛。
如张友全等[7]以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CH PT MA)为阳离子化剂,碱性条件下,采用干法工艺制备了季铵型阳离子木薯淀粉。
通过单因素实验研究了淀粉与CH PT MA用量之比、CH PTM A 和NaOH用量之比、混合时间、反应时间、反应温度、水用量以及NaOH在淀粉和醚化剂之间的分配比等诸因素对取代度和反应效率的影响。
采用NaOH在淀粉和醚化剂之间分开加入的工艺方法,可降低反应温度和提高反应效率。
庞艳龙等[8]讨论了干法制备阳离子淀粉工艺中阳离子化剂、催化剂用量及反应温度、反应时间等因素对取代度和反应效率的影响。
研究表明最佳工艺条件是:淀粉、醚化剂及NaOH加入量的质量比为50 18 5,淀粉含水量为34%,反应温度60 ,时间5h,可以制备出取代度为0.289,反应效率为75%的阳离子淀粉。
该方法制得的产品取代度不是很高,但合成工艺简单、反应效率高。
刘秀娟等[9]探讨了在碱催化剂存在下,以N(2, 3环氧丙基)三甲基氯化铵(GTA)为阳离子化试剂,干法制备了季铵型阳离子淀粉。
确定的最佳反应工艺条件参数为:GTA与淀粉用量之比为0. 057,NaOH与GTA用量之比为1.4,反应体系水的质量分数25%,反应温度80 ,反应时间3h,在该条件下,阳离子淀粉的透明度是92.3,取代度为0. 042。
王香爱[1]通过对反应条件及其影响因数的考察,采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTA)为醚化剂,通过干法对淀粉进行改性,确定了干法制备季铵型高取代度阳离子淀粉的最佳工艺条件,最终合成季铵型高取代度阳离子淀粉。
该工艺制得的产品取代度高达0.958,糊液的黏度为0.079Pa s,该工艺合理简单,为工业生产高取代度阳离子淀粉提供了理论参考。
且制备3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵需大量的氯化氢,所以季铵型高取代度阳离子淀粉是一个很不错的氯碱下游产品。
可以看出,阳离子淀粉的干法制备近年来主要集中在对不同阳离子化试剂的选择和工艺条件的改进,以期拓展阳离子淀粉的应用范围。
这种方法合成工艺简单,无需后处理,其产品对环境无污染,取代度和反应效率高,且具有很好的性能,因而备受人们的青睐。
但是对设备有较高的要求,一次性投资大,对大型企业较适用。
干法制备阳离子淀粉的反应物是固相,接触性能没有湿法好。
提高反应物分子的有效碰撞是提高反应效率和取代度的有效途径。
因此,如何使原料更充分地接触是提高干法制13备方法的关键,这对干法制备阳离子淀粉设备提出了较高要求。
近年来,国外有研究报道了采用双螺杆机制备阳离子淀粉的工艺。
其方法是在淀粉浓度(high-starch solids)为65%、反应温度为90 、螺杆转速为100~400rpm条件下,可制得DS=0.05的阳离子淀粉,反应效率可达90%以上[10]。
T ar a等采用同步旋转双螺杆挤出机。
使用小麦淀粉和两种不同的试剂(GTA和CH PT)在碱性条件下反应制备阳离子淀粉,研究了影响反应的各种因素:挤出条件(进料速度、转动速度、反应温度)、试剂的化学结构、淀粉的可塑性、试剂与NaOH的摩尔比,在低取代度时也能达到高的反应效率(90%)[11]。
目前国外有关这方面的研究很多,这些理论研究从很大程度上推动了阳离子淀粉生产设备的理论发展,为今后改性淀粉生产设备的发展提供了一定的基础。
2.3 半干法半干法主要适用于低取代度阳离子淀粉的制备,以玉米原料为例,其步骤如下:玉米淀粉和粉末NaOH 混合搅拌 混合样品中加入醚化剂和少量水 混合搅拌 混合均匀的样品于烘箱中反应 样品中和 阳离子淀粉。
如张凤等[12]通过单因素与四因子二次通用旋转试验确定了半干法制备阳离子淀粉的工艺路线,且对其影响因素及工艺参数进行了研究。
试验表明此工艺路线能提高阳离子淀粉的反应效率,改善产品质量,效果可行。
张晓宇等[13]采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为醚化剂,半干法合成低取代度阳离子淀粉。
采用单因素实验、正交实验确定了获得高反应效率的最优条件为:催化剂与醚化剂的摩尔比1.6、反应温度100 、反应时间3h、反应中水分质量分数为25%、醚化剂用量1.7g。
半干法是继干法之后发展起来的一种方法。
其工艺简单,成本低,有较大的灵活性,并且环境污染小,可适合制备不同取代度的产品。
但半干法生产工艺的关键问题是反应器的混合效果和加热的均匀性。
目前有关双螺杆生产改性淀粉方面的研究国外多于国内,而且实验研究多于理论研究,双螺杆生产改性淀粉技术由于混合强度大、混合效率高而功耗较其他设备小,尽管这类设备复杂,但产品质量的得利完全可以作出补偿,有关这方面的研究将是今后干法制备阳离子淀粉的研究方向[14]。
2.4 微波法制备微波是一种高频波段电磁波,频率为300MH z ~300GH z之间,它具有高效、节能、清洁等特点。
近年来,研究者将其用于化工反应中,并逐渐发现微波对于许多的化学反应体系起到了意想不到的促进和改善作用。
微波法用于阳离子淀粉的制备是近年来发展起来的一种比较新颖的方法。
如马涛等[15]用微波法制备阳离子淀粉,以阳离子淀粉的取代度为指标,采用单因素与正交实验相结合的方法对制备工艺进行优化,得出制备的最佳工艺条件为(以50g淀粉计):碱质量分数3%,醚化剂11g 8.8m L,时间2.5 m in,水用量30m L。
刘军海等[16]以玉米淀粉和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GT A)为原料,采用微波干法制得取代度为0.24的阳离子淀粉。