CN100484961C - 一种辐射引发制备阳离子淀粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种辐射引发制备阳离子淀粉的方法。一种辐射引发制备阳离子淀粉的方法，其特征在于它包括如下步骤：1)将原淀粉中加入阳离子醚化剂，阳离子醚化剂的加入量为原淀粉质量的1%～100%，充分搅拌均匀，得混合物；所述的阳离子醚化剂为环氧丙基三甲基溴化铵或环氧丙基三甲基氯化铵；2)将混合物置于60Co辐照场内进行辐照，在有氧条件下，引发反应，使辐照剂量在3KGy～15KGy，得共混物；3)对辐照后得到的共混物进行后处理加工：将共混物置于130～150℃或180～200℃的烘箱中烘燥，搅拌，最后粉碎，过100目筛，即得阳离子淀粉。该方法无环境污染，生产工艺简单、成本低。
Description
技术领域
本发明属于造纸、纺织浆料等领域用变性淀粉制备技术，具体涉及一种辐射引发制备阳离子淀粉的方法。
背景技术
阳离子淀粉是各种含卤代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、并在氮原子上带有正电荷的淀粉醚类衍生物。阳离子淀粉由于其带有正电荷，易与带负电荷的细小纤维、填料紧密结合；阳离子淀粉的糊化温度低，浆液稳定性高，成膜性好，与纤维的亲和性好，因而广泛地应用造纸湿部作助留助滤剂和增强剂，以及纺织经纱的上浆剂。
但日前应用于造纸工业和纺织浆料行业的阳离子淀粉取代度一般为0.01～0.07，属于低取代度阳离子淀粉，这在一定程度上限制了阳离子淀粉在造纸、纺织浆料等领域的更广阔应用。造成阳离子淀粉取代度偏低的主要原因是阳离子淀粉生产工艺的制约。目前，阳离子淀粉的生产方法一般有4种，即水溶剂法、有机溶剂法、干法法和半干法。水溶剂法虽具有产品杂质少、质量稳定等优点，但却有一定的污水排出，且该法不适于制备高取代度阳离子淀粉。有机溶剂法由于使用了大量的有机溶剂，因此存在着生产成本高、安全性差、需要大型反应器等缺点。干法工艺的优点是阳离子剂不必精制、不必添加抗胶凝剂、不必进行后处理、基本无三废，但该方法反应转化率低，因是固相反应，对设备工艺要求比较高。半干法是继湿法及干法工艺之后出现的，此法仍然需要碱液作为催化剂，在环境污染和产品质量等方面存在缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种辐射引发制备阳离子淀粉的方法，该方法无环境污染，生产工艺简单、成本低。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种辐射引发制备阳离子淀粉的方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)、将原淀粉中加入阳离子醚化剂，阳离子醚化剂的加入量为原淀粉质量的1％～100％，充分搅拌均匀，得混合物；
2)、将混合物置于60Co辐照场内进行辐照，在有氧条件下，引发反应，根据不同辐照剂量率，通过控制辐照时间对辐照剂量进行控制(不同的辐照源根据辐照计量率的不同辐照时间各异，满足总的辐照剂量即可)，使辐照剂量在3KGy～15KGy，得共混物；
3)、对辐照后得到的共混物进行后处理加工：将共混物置于130～150℃或180～200℃的烘箱中烘燥，搅拌，以使过氧化物分解，自由基充分反应，最后粉碎，过100目筛，即得阳离子淀粉，取代度为0.01～0.47。
所述的阳离子醚化剂为季胺盐类或叔胺盐类有机物。
所述的阳离子醚化剂为环氧丙基三甲基溴化铵或环氧丙基三甲基氯化铵等。
所述的阳离子醚化剂的加入量为原淀粉质量的3％～55％。
所述的原淀粉为玉米原淀粉、小麦原淀粉、马铃薯原淀粉、木薯原淀粉或红薯原淀粉等。
所述的原淀粉含水率为12％～16％。
本发明的有益效果是：在Co60高能辐射条件下，原淀粉与阳离子醚化混合共辐照，阳离子醚化剂中的环氧键被打开，并在断开的环氧键上形成自由基，其中一部分醚化剂还会发生一定程度的聚合反应；原淀粉在辐射条件下，将发生一定程度的降解和氧化，在淀粉分子上产生自由基，并在共混物中形成一定浓度的过氧化物，通过控制辐照剂量，能够稳定淀粉分子的分子量在一定水平，保证制备的阳离子淀粉粘度在6～18mpa·s。采用有氧共辐照工艺，在辐照过程中，一部分醚化剂通过自由基反应与淀粉结合，生成淀粉醚，其他未反应的醚化剂在后续的高温搅拌过程中得以反应，使得整个制备过程中的效率达到80％以上。相对于传统化学方法引发制备阳离子淀粉，由于辐照形成的自由基均匀分布，并且自由基的数量非常的高，故而能够在调整辐照和后处理加工工艺的基础上，按照需要实现不同取代度的阳离子淀粉。由于本发明不涉及到酸、碱等化学试剂，并且不需要水洗涤，能够做到对环境无污染，生产工艺简单，成本低廉。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
如图1所示，在一只1000毫升的烧杯中，加入285克玉米原淀粉，原淀粉含水率为14％，称取15克阳离子醚化剂(2，3—环氧丙基三甲基溴化铵)液体倒入原淀粉中，用玻璃棒充分搅拌共混物30分钟，使混合物充分均匀混合，制备质量百分比为5％的醚化剂的混合物；然后将混合物装入聚乙烯自封口塑胶袋中，封口；将装有混合物的塑胶袋置于60Co辐照场(60CO—r射线辐照场)中进行辐照，在有氧条件下，控制辐照剂量为5KGy；将辐照后的共混物倒入密封容器内，置于140℃的恒温烘箱中，烘燥2小时，然后在常温下冷却，粉碎过筛，过100目筛，包装即可制得加热糊化型阳离子淀粉产品。取代度DS＝0.025，产物的粘度稳定性。
实施例2：
在一只1000毫升的烧杯中，加入285克玉米原淀粉，原淀粉含水率为14％，称取15克阳离子醚化剂(2，3—环氧丙基三甲基氯化铵)液体倒入原淀粉中，用玻璃棒充分搅拌共混物30分钟，使混合物充分均匀混合，制备质量百分比为5％醚化剂含量的混合物；然后将混合物装入聚乙烯自封口塑胶袋中，封口；将装有共混物的塑胶袋置于60Co辐照场中进行辐照，在有氧条件下，控制辐照剂量为5KGy；将辐照后的共混物倒入密封容器内，置于190℃的恒温烘箱中，烘燥2小时，然后在常温下冷却，粉碎过筛包装即可制得冷水可溶型阳离子淀粉产品。取代度DS＝0.025。
实施例3：
取含水率为13％的马铃薯原淀粉291克，加入2，3—环氧丙基三甲基氯化铵阳离子醚化剂9克，充分搅拌均匀，得混合物；将混合物置于60Co辐照场内进行辐照，在有氧条件下，引发反应，通过控制辐照时间对辐照剂量进行控制，使辐照剂量在15KGy，得共混物；将共混物置于150℃的烘箱中烘燥，搅拌，以使过氧化物分解，自由基充分反应，最后粉碎，过100目筛，即得阳离子淀粉，取代度为0.014。
实施例4：
取含水率为16％的木薯原淀粉165克，加入2，3—环氧丙基三甲基氯化铵阳离子醚化剂135克，充分搅拌均匀，得混合物；将混合物置于60Co辐照场内进行辐照，在有氧条件下，引发反应，通过控制辐照时间对辐照剂量进行控制，使辐照剂量在10KGy，得共混物；将共混物置于150℃的烘箱中烘燥，搅拌，以使过氧化物分解，自由基充分反应，最后粉碎，过100目筛，即得阳离子淀粉，取代度为0.47。
本发明的阳离子醚化剂的加入量的上下限取值以及区间值，以及辐照剂量的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此就不一一列举实施例。
Claims (4)
1.一种辐射引发制备阳离子淀粉的方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)、将原淀粉中加入阳离子醚化剂，阳离子醚化剂的加入量为原淀粉质量的1％～100％，充分搅拌均匀，得混合物；所述的阳离子醚化剂为环氧丙基三甲基溴化铵或环氧丙基三甲基氯化铵；
2)、将混合物置于60Co辐照场内进行辐照，在有氧条件下，引发反应，使辐照剂量在3KGy～15KGy，得共混物；
3)、对辐照后得到的共混物进行后处理加工：将共混物置于130～10℃或180～200℃的烘箱中烘燥，搅拌，最后粉碎，过100目筛，即得阳离子淀粉。
2.根据权利要求1所述的一种辐射引发制备阳离子淀粉的方法，其特征在于：所述的阳离子醚化剂的加入量为原淀粉质量的3％～55％。
3.根据权利要求1所述的一种辐射引发制备阳离子淀粉的方法，其特征在于：所述的原淀粉为玉米原淀粉、小麦原淀粉、马铃薯原淀粉、木薯原淀粉或红薯原淀粉。
4.根据权利要求1所述的一种辐射引发制备阳离子淀粉的方法，其特征在于：所述的原淀粉含水率为12％～16％。
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