CN101175807A - 含阳离子交联淀粉的组合物及其用途 - Google Patents

含阳离子交联淀粉的组合物及其用途 Download PDF

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Abstract

公开了一种包括至少一种阳离子交联淀粉和有机或无机组分或其混合物的组合物。有机化合物包括任何官能化有机化合物，例如可聚合有机化合物、不可聚合有机化合物、有机聚合物或其混合物。无机组分包括无机金属或无机化合物。该组合物适用于例如纤维素产品、涂料、油漆等各种应用。还公开了生产该组合物的方法。

Description

含阳离子交联淀粉的组合物及其用途
发明领域
本公开内容涉及新的含阳离子交联淀粉的组合物及其用途。
背景技术
公知的是淀粉组合物已经作为添加剂用于生产各种产品。例如，为了经济、施胶和其它目的，淀粉组合物已经用于生产纸类产品。因此理想的将是提供可用于制备各种产品的新的含阳离子交联淀粉的组合物。例如，使用新的含阳离子交联淀粉的组合物可以改善造纸工艺的保水和排水性能，并且可以改善所得纸类产品的强度。此外，预期新的含阳离子交联淀粉的组合物可用于制备涂料组合物和油漆组合物。
发明内容
本公开内容涉及含阳离子交联淀粉的组合物，其在制备例如纸类产品的纤维素织物、涂料组合物和油漆中的用途。淀粉组合物包括基于全部淀粉重量约0.001到约99.999wt％的至少一种阳离子交联淀粉，和基于全部淀粉重量约0.001到约99.999wt％的至少一种其它有机或无机组分。本公开内容还涉及使用本文所述淀粉组合物生产的例如纸类产品的纤维素织物、涂料组合物和油漆。
发明详述
本公开内容涉及含阳离子交联淀粉的组合物，及其在制备例如纸类产品的纤维素织物、涂料组合物和油漆中的用途。淀粉组合物包括基于全部淀粉重量约0.001到约99.999wt％的至少一种阳离子交联淀粉，和基于全部淀粉重量约0.001到约99.999wt％的至少一种其它有机或无机组分。本公开内容的淀粉组合物不包括天然存在的杂质、残余物等。本公开内容还涉及使用本文所述淀粉组合物生产的例如纸类产品的纤维素织物、涂料组合物和油漆。
在另一个实施方案中，本公开内容的淀粉组合物包括约1到约99wt％的阳离子交联淀粉和约1到约99wt％的至少一种其它有机或无机组分。在另一个实施方案中，淀粉组合物包括约5到约95wt％的阳离子交联淀粉和约5到约95wt％的至少一种其它有机或无机组分。在另一个实施方案中，淀粉组合物包括约10到约90wt％的阳离子交联淀粉和约10到约90wt％的至少一种其它有机或无机组分。在另一个实施方案中，淀粉组合物包括约20到约80wt％的阳离子交联淀粉和约20到约80wt％的至少一种其它有机或无机组分。在另一个实施方案中，淀粉组合物包括约40到约60wt％的阳离子交联淀粉和约40到约60wt％的至少一种其它有机或无机组分。
在本公开内容的另一个实施方案中，其中组合物的组分包括至少两种阳离子交联淀粉，阳离子交联淀粉的量可以如下。第一种阳离子交联淀粉以基于组合物约0.01到95wt％的量存在，并且第二种阳离子交联淀粉以组合物的5wt％到约99.99wt％的量存在。在该实施方案中，淀粉组合物优选包括约10到约90wt％的第一种阳离子交联淀粉和约10到约90wt％的第二种阳离子交联淀粉。
在本组合物中，可以使用任何阳离子交联淀粉。淀粉可以衍生自任何合适的来源，例如马齿玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、米淀粉、西米淀粉、木薯淀粉、高粱淀粉、甘薯淀粉及其混合物。
在本公开内容的组合物中，使用至少一种或更多阳离子交联淀粉。在生产阳离子交联淀粉中，可以使用例如如下的任何常规方法。如在此所述的，通过使淀粉与任何阳离子化试剂反应，将淀粉阳离子化。阳离子化试剂的示例为具有氨基离子、亚胺基离子、锍离子、离子或铵离子及其混合物的试剂。阳离子化反应可以以任何常规方式进行，例如通常在例如氢氧化钠的活性剂存在下，使含水淤浆形式的淀粉与阳离子化试剂反应。可以使用的另一种方法为半干法，其中淀粉在例如氢氧化钠的活性剂存在下，在有限水量中与阳离子化试剂反应。
优选的阳离子化试剂的实例是具有铵离子的那些，并且更优选其中铵离子为季铵离子。特别有用的阳离子化试剂为(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵。
如在此所述的，通过使淀粉与任何交联剂反应，使淀粉交联。反应使用用于交联产品的任何已知方式进行。适合在此使用的交联组分包括但不限于多官能醚化剂、多官能酯化剂、其混合物等。合适的交联剂的具体实例包括但不限于环氧氯丙烷、二羧酸、氯氧化磷、三偏磷酸的碱土金属盐、亚磷氧酐，也即线性聚磷酸的金属盐，线性混合酐、聚胺聚环氧树脂、其混合物等。交联反应可以以任何常规方式进行，例如通常在例如氢氧化钠的活性剂存在下，使含水淤浆形式的淀粉与交联试剂反应。可以使用的另一种方法为半干法，其中淀粉在例如氢氧化钠的活性剂存在下，在有限水量中与交联试剂反应。
在生产阳离子交联淀粉中，淀粉可以以任何顺序阳离子化和交联。阳离子化试剂和交联剂可以以任何顺序使用，包括同时使用。
本公开内容的组合物包括阳离子交联淀粉和至少一种其它有机或无机组分。
在一个实施方案中，与阳离子交联淀粉一起引入组合物的组分为有机化合物。任何有机化合物适合用于本公开内容的组合物。可以在此使用的典型的有机化合物包括但不限于官能化的有机化合物、可聚合的有机化合物、不可聚合的有机化合物、有机聚合物或其混合物。
任何官能化的有机化合物，包括可聚合的和不可聚合的有机化合物，适合用于本组合物中。适用的官能化的有机化合物的实例包括但不限于烷烃、烯烃、芳烷烃、芳烯烃、炔烃、芳炔烃、醇、醛、缩醛、酮、缩酮、羧酸、酰卤、酯、酸酐、过酸、醚、过氧化物、糖、卤化物、有机硫化物、有机砜、有机亚砜、有机亚硫酸盐、有机硫酸盐、有机锍盐、有机膦、有机亚磷酸盐、有机磷酸盐、有机亚膦酸盐、有机膦酸盐、有机盐、胺、环胺、氨基酸、亚胺、酰胺、脒、腈、异氰酸酯、氧化氮、亚硝胺、有机硅烷、有机硅氧烷、其分子内混合物和它们的混合物。
适合在此使用的是具有C1到C50线性、支化或环状碳链的烷烃，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的烯烃，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的芳烷烃，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的芳烯烃，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的缩醛，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的酮，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的缩酮，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的羧酸，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的酰卤，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的酯，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的酸酐，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的过酸，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的醚，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的过氧化物，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的卤化物，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机硫化物，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机砜，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机亚砜，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机亚硫酸盐，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机硫酸盐，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机锍盐，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机膦，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机亚磷酸盐，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机磷酸盐，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机亚膦酸盐，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机膦酸盐，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机盐，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的胺，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的亚胺，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的酰胺，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的脒，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的腈，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的异氰酸酯，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的氧化氮，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的亚硝胺，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机硅烷，具有C1到C50线性、支化或环状碳链的有机硅氧烷，其分子间和分子内混合物和它们的混合物。
烯烃的实例包括但不限于乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯，烯酮包括链烯基烯酮二聚物(AKD)，其混合物等。
醇的实例包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、苯酚，糖醇包括但不限于乳糖醇、赤藓糖醇、半乳糖醇、葡糖醇、纤维糖醇、麦芽糖醇、山梨糖醇、木糖醇、其混合物等。
醛的实例包括但不限于甲醛、乙醛、丙醛、苯甲醛、其混合物等。
酮的实例包括但不限于丙酮、甲乙酮、丁酮、丁烯酮(butenone)，例如丙交酯的二酮，其混合物等。
羧酸的实例包括但不限于己二酸、柠檬酸、衣康酸、乳酸、丙酸、苯甲酸、脂肪酸，例如棕榈酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸，其混合物等。
酯的实例包括但不限于己二酸、乳酸、丙酸、苯甲酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸的甲酯和乙酯，例如甘油三酯的酰基类脂，包括卵磷脂的磷脂，糖脂，其混合物等。
氨基酸的实例包括丙氨酸、精氨酸、天门冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、异亮氨酸、白氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯基丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、缬氨酸、其肽缩合产物、其混合物等。
酸酐的实例包括但不限于琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、链烯基琥珀酸酐(ASA)、苹果酸酐、马来酸酐、其混合物等。
糖的实例包括但不限于葡萄糖、果糖、蔗糖、半乳糖、麦芽糖、异麦芽糖、乳糖、左旋糖、麦芽糖醇(maltitose)、核糖、山梨糖、海藻糖、木糖、葡糖胺、其缩合产物、其混合物等。
任何有机聚合物适用于制备本公开内容的组合物。有机聚合物中包括但不限于合成聚合物、天然聚合物和改性天然聚合物。有机聚合物可以具有线性、桥连、支化或树状结构。
合适的合成有机聚合物包括但不限于聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚碳酸酯、聚醚、聚酯、聚砜、聚胺、聚酰胺、聚酰亚胺、聚硅氧烷、聚硅烷、含氟聚合物、乙烯基聚合物、丙烯酸系聚合物、乙烯基丙烯酸系共聚体、聚卤乙烯、聚环氧乙烷、聚醚砜、聚异丁烯、聚醚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚异丁烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯胺、聚乙烯醇、聚氧烯烃(polyoxyolefin)、聚羟基链烷酸酯、聚氨酯、聚硫化物、聚缩醛、聚缩酮、聚苯醚、聚脲、聚酰肼、甲阶酚醛树脂、尿素-甲醛、三聚氰胺-甲醛、聚碳化二亚胺、偶氮、聚喹喔啉、聚吡嗪、聚吡唑、聚咪唑、聚三唑啉、聚喹啉、聚吡咯、聚呋喃、聚噻吩、聚酐、苯乙烯-丁二烯、其混合物等。
合适的天然有机聚合物包括但不限于多糖、蛋白、聚氨基酸、聚核酸、木质素、聚异戊二烯、松香、妥尔油聚合物、其混合物等。
天然有机聚合物的合适实例为琼脂、藻酸盐、金合欢胶、阿拉伯树胶、猴面包树粘胶、鹿角菜胶、纤维素、甲壳质、壳聚糖、卡德兰胶(curdlan)、半纤维素、环糊精、右旋糖酐、糊精、葫芦巴胶、葡聚糖、瓜尔胶、印度胶、刺梧桐树胶、黄蓍树胶、糖原、结冷胶、魔芋胶、长蒴黄麻、Junsai胶浆、菊糖、松胶、果聚糖、刺槐豆胶、秋葵粘胶、果胶、聚糊精、番泻叶、淀粉、他拉胶、罗望籽胶、黄原酸胶、卫冷胶、其混合物等。
在此同样适用的是改性天然有机聚合物。天然有机聚合物可以由在此定义的化学、物理或酶催改性法改性。
化学改性包括用化学品对天然有机聚合物的任何处理，产生改性的天然有机聚合物。化学改性包括但不限于解聚、氧化、还原、醚化、酯化、硝化、脱脂等。化学改性天然有机聚合物也可以通过使用任何化学处理的组合制备。化学改性的天然有机聚合物的实例包括辛烯基琥珀酸酐与淀粉反应产生疏水性酯化淀粉；2，3-环氧基丙基三甲基氯化铵与淀粉反应产生阳离子淀粉；环氧乙烷与纤维素反应产生羟乙基纤维素；次氯酸盐与淀粉反应产生氧化淀粉；酸与淀粉反应产生酸解聚淀粉；用例如甲醇、乙醇、丙醇、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳等溶剂对淀粉进行脱脂，产生脱脂蛋白。
物理改性的天然有机聚合物为以任何方式进行物理处理以提供物理改性的天然有机聚合物的任何天然有机聚合物。物理改性包括但不限于热处理、加压处理、任何物理处理的组合等。物理改性的实例包括在水存在下热处理淀粉、在没有水存在下热处理淀粉、在没有水存在下热处理蛋白、在水存在下热处理蛋白、加压处理淀粉以熔融淀粉颗粒、在含水环境中热处理淀粉引起淀粉颗粒溶胀而无颗粒破坏、热处理无水淀粉颗粒引起聚合物重排、通过机械粉碎裂解淀粉颗粒和借助于挤出机加压处理淀粉颗粒引起淀粉颗粒熔融。
酶催改性的天然有机聚合物为以任何方式进行酶催处理以提供酶催改性的天然有机聚合物的任何天然有机聚合物。酶催改性的实例包括但不限于α淀粉酶与淀粉的反应、蛋白酶与淀粉的反应、蛋白酶与蛋白的反应、脂肪酶与淀粉的反应、磷酸化酶与淀粉的反应、氧化酶与淀粉的反应、氧化酶与纤维素的反应、纤维素酶与纤维素的反应等。可以使用酶催处理的组合。
有机聚合物可以具有任何结构，例如线性、桥连、支化或树状结构等。当有机聚合物具有树状结构时，该结构可以选自树枝、树突、树杈或其混合物。当有机聚合物为树枝形聚合物时，该结构可以具有高度支化的树状结构。当有机聚合物为树杈时，该结构可以具有高度支化的树状结构。
任何无机组分可以用于制备本公开内容的组合物。在此使用的无机组分可以为无机金属或无机化合物。优选，本组合物中使用的无机化合物为盐，并且更优选为金属盐。
适用于制备本组合物的无机金属选自I A族、II A族、III A族、IV A族、V A族、I B族、II B族、III B族、IV B族、V B族、VI B族、VII B族、VIII B族的元素及其混合物。II A族金属的实例包括镁，III A族金属的实例包括铝，IV A族金属的实例包括锡和铅，V A族金属的实例包括锑，VI A族金属的实例包括硫，I B族金属的实例包括铜、银和金，IIB族金属的实例包括锌，IV B族金属的实例包括钛和锆，VI B族金属的实例包括钨，VII B族金属的实例包括锰，VIII B族金属的实例包括铁、镍、钯和铂。
用于制备本组合物的无机化合物可以为任何无机化合物。例如，任何无机盐可以用作无机化合物。另外，不是无机盐的材料可以用作无机化合物。例如，不是无机盐的材料可以包括但不限于非离子金属氧化物，例如二氧化硅、二氧化钛、氧化铁、氧化锌、过氧化氢等，和非离子金属卤化物，例如四氯化硅、四氯化钛、四氯化铝、氯化锌等。
无机化合物的金属选自I A族、II A族、III A族、IV A族、V A族、I B族、II B族、III B族、IV B族、V B族、VI B族、VII B族、VIII B族的元素及其混合物。例如，当无机化合物包括I A族的元素时，该元素可以选自锂、钠、钾及其混合物；当无机化合物包括II A族的元素时，该元素可以选自铍、镁、钙及其混合物；当无机化合物包括III A族的元素时，该元素可以选自铝、镓、铟及其混合物；当无机化合物包括IVA族的元素时，该元素可以选自锗、锡、铅及其混合物；当无机化合物包括V A族的元素时，该元素可以选自锑、铋及其混合物；当无机化合物包括I B族的元素时，该元素可以选自铜、银、金及其混合物；当无机化合物包括II B族的元素时，该元素可以选自锌、镉、汞及其混合物；当无机化合物包括IV B族的元素时，该元素可以选自钛、锆及其混合物；当无机化合物包括VI B族的元素时，该元素可以选自铬、钼、钨及其混合物；当无机化合物包括VII B族的元素时，该元素可以选自锰、锝、铼及其混合物；和当无机化合物包括VIII B族的元素时，该元素可以选自铁、钴、镍、钯、铂及其混合物。
在此适合用作无机化合物的如下，但不限于：包括选自氧化物离子、卤化物离子、氢化物离子、氢氧化物离子、其混合物等离子的无机金属盐。包括离子氧化物的典型金属盐包括但不限于金属氧化碳、金属氧化硅、金属氧化磷、金属氧化硫、金属氧化氮、金属氧化硼、金属氧化氧(metal oxygen oxide)、其混合物等。例如，可以使用金属碳酸盐例如碳酸钙，金属铝硅酸盐例如铝硅酸钠，金属磷酸盐例如三偏磷酸钠，以及金属硫酸盐例如硫酸钙，及其混合物等。
用于制备本组合物的合适的无机化合物包括包含离子卤化物的金属盐。离子卤化物可以选自卤化碳、卤化硅、卤化磷、卤化硫、卤化氮、卤化硼、卤化氧、其混合物等。
用于制备本组合物的合适的无机化合物包括包含离子氢化物的金属盐。氢化物可以选自氢化硅、氢化磷、氢化硫、氢化硼、其混合物等。
用于制备本组合物的合适的无机化合物包括包含离子氢氧化物的金属盐。氢氧化物可以选自氢氧化硅、氢氧化磷、氢氧化硫、氢氧化氮、氢氧化硼、氢氧化氧、其混合物等。
用于制备本组合物的合适的无机化合物包括包含选自铵离子、锍离子、离子、其混合物等离子的盐。
用于制备本组合物的合适的无机化合物包括包含离子硅酸盐的盐。典型的该盐为铝硅酸钠。在另一个实施方案中，离子硅酸盐可以包含至少一个磷酸根基团。在另一个实施方案中，离子硅酸盐可以包含至少一个硫酸根基团。
在此使用的合适的无机化合物包括包含离子氧化铝的盐。
在此使用的合适的无机化合物包括包含离子磷酸盐的盐。
在此使用的合适的无机化合物包括无机聚合物。无机聚合物可以选自聚氮化硫、聚硅氧烷、聚硅氮烷、聚硅烷、磷腈(phosphonitrilic)、碳硼烷、聚磷锌(polyphosphozine)、芳香族聚磷酸盐、聚硼锌(polyborozine)、其混合物等。
在产生本公开内容的淀粉组合物中，可以使用任何常规方法用于混合组合物的各组分。例如，当混合在一起时，组合物的各组分可以为干燥形式。可选地，当混合在一起形成组合物时，组合物的各组分可以为淤浆形式。可选地，当各组分混合在一起形成淀粉组合物时，组分之一可以为干燥形式，并且组分之一可以为淤浆形式。可选地，组分之一可以为溶液，并且组分之一可以为任何形式，例如干燥、淤浆或溶液形式。
另一种可接受的以任何方式混合的方法为在淀粉悬浮物已经通过蒸煮法凝胶化之后，使用至少一种或更多凝胶淀粉糊。
在可选实施方案中，包含阳离子交联淀粉组分的本公开内容的淀粉共混物可以以下列方式制备。混合未改性淀粉组分以提供未改性淀粉组分的组合物。其后，使未改性淀粉组分的共混物阳离子化并交联以产生各组分被阳离子化和交联的淀粉组分的组合物。
可选地，在另一个实施方案中，淀粉组合物可以通过混合组合物的各组分产生。其后，所得混合物被加热形成凝胶化糊混合物，其中淀粉在通常高于约90℃的温度下凝胶化。随后干燥所得凝胶化糊混合物以基本去除所有水份。任选干燥的混合物随后研磨成粉末。由该方法产生的优点是在造纸设备中不需要凝胶化淀粉。
可选地，在另一个实施方案中，淀粉组合物可以通过将阳离子交联淀粉组分的凝胶化淀粉糊与该组合物的其它组分混合产生。随后干燥所得凝胶化糊混合物以基本上去除所有水份。任选干燥的混合物随后研磨成粉末。由该方法产生的优点是不需要凝胶化要用于造纸的淀粉。
在实施上述两种方法中，干燥可以以任何方式实现。例如，可以使用转鼓式干燥器、喷雾干燥器、薄膜擦拭(thin film wipe)干燥器、涡轮反应器、流化床干燥器等。
本公开内容的淀粉组合物可以包括任何常规添加剂。例如，可以引入染料、颜料、施胶添加剂、保水和排水助剂、生物聚合物或合成聚合物的水悬浮液或溶液等。
本公开内容的阳离子交联淀粉组合物可用于造纸。本公开内容的淀粉组合物可以使用任何常规方式引入造纸中。例如，阳离子交联淀粉组合物可以在水中成浆，并且所得淤浆在足以完成淀粉淤浆的凝胶化的温度下加热以产生凝胶化淀粉糊。通常，在高于约90℃的温度下进行加热完成凝胶化。得到的凝胶化淀粉糊然后与组合物的其它组分混合。凝胶化淀粉糊组合物然后可以以任何已知的方式引入到纤维素悬浮物中，特别是纸配料中。在这种情况下，凝胶化淀粉糊组合物可以在造纸机的湿端引入到纸纤维厚坯，或纸纤维薄坯，或分料添加到厚坯和薄坯中。在将凝胶化淀粉糊组合物引入到纤维素悬浮物中时，可以根据需要引入任何量的淀粉组合物。通常，要引入的淀粉组合物的量为约0.1wt％到约5wt％，基于纸纤维。在优选的实施方案中，淀粉组合物以基于纤维重量的约0.5wt％到约2wt％的量存在。
现已发现在造纸中引入本公开内容的淀粉组合物使得纸配料的保水性增加且排水性改善。这些性能通常在本领域中被认为是对提高造纸工艺有用。此外，预期在造纸中引入本公开内容的淀粉组合物将使得纸产品具有更高的内部粘合强度。
另外，本公开内容的淀粉组合物用于制备优选可以施涂于纸上的涂料。本公开内容的淀粉组合物可以在生产纸涂料配方中用作粘合剂。优选，当用于制备纸涂料时，组合物的淀粉组分为凝胶化形式的。通常，纸涂料配制料包含颜料，例如粘土、硫酸钙或碳酸钙；粘合剂，例如胶乳、聚乙烯醇、淀粉或蛋白；和各种其它添加剂，例如润滑剂、不溶粘料、流变改性剂、光学增亮剂、保水助剂、分散剂、杀菌剂、染料等。预期在纸涂料中使用本公开内容的新的淀粉组合物将赋予涂布的产品改善的疏水性、改善的着墨性能和改善的打印性能。此外，预期在涂料中使用淀粉组合物赋予涂料改善的流变性能，并且赋予干燥的涂层松散的结构。优选，涂料被施涂于纸产品上。另外，本公开内容的涂料可以用作油漆。
通常，在生产本涂料中，使用约100份的颜料。涂料的粘合剂组分通常以基于颜料的约1到约50份，更通常为约5到约20份的量使用。涂料中所需的任何其它成分，例如润滑剂、流变改性剂、保水剂等可以以基于颜料，例如0.5份的公知的常规量使用。
引入新的淀粉组合物的涂料可以以任何常规的方式施涂于例如纤维素织物的表面。通常，可以使用辊式涂布机、棒式涂布机、刮刀涂布机、薄膜压式涂布机、气刀涂布机、幕帘式涂布机、喷雾涂布机等将涂料施涂于表面。预期引入新的淀粉组合物的涂料在幕涂领域中可能是特别有用的。
同样预期本公开内容的阳离子交联淀粉组合物将在不同于造纸和油漆的领域中具有用途。这种用途将包括例如食物容器制造、如在水处理和矿物提纯中的水悬浮液的絮凝等。
给出以下实施例以举例说明本发明并帮助本领域技术人员实施和使用本发明。实施例不拟以任何方式另外限制本发明的范围。
实施例
使用以下测试程序评价实施例中提供的淀粉组合物和纸产品的性能。
测试程序
纸配料排水速率
纸配料排水速率分析在由AB Akribi Kemikonsulter，Hogalidsgatan26 S-856 31 Sundsvall，瑞典制造的动态排水分析仪(DDA)上进行。评价纸配料排水速率性能中使用的程序在用于操作由制造商提供的动态排水分析仪的手册(3.xx版，2003年3月)中充分描述。在进行评价时，在以下统一化条件下使用该程序：
转子转速-750rpm
真空设定-225bars
试样量-800ml
开始转子-按照实施例中说明的
按照说明制备淀粉和其它添加剂添加料
排放-在0秒时
记录排水速率
纸配料保水值
通过测量由上述纸配料排水速率测试生成的滤出液的浊度得出纸配料保水值。使用可得自HACH COMPANY的2100P型便携式浊度计设备测量浊度，按照2100P的对应手册中包含的指示。排水速率测量之后立刻从动态排水设备中移出滤出液试样，并将15ml放置在2100P的测量瓶中。测量浊度并以比浊法浊度单位(NTU)记录。NTU值与纸配料保水性具有反比关系，也即NTU越低，纸配料保水性越好。
内部粘合强度
纸的内部粘合强度(斯克特(scott)粘合)-TAPPI测试程序T 541 om-89
淀粉组合物
实施例1
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和化学改性的天然有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 145阳离子交联马齿玉米淀粉的440g干基试样在水中成浆制备5％淀粉悬浮液。向悬浮液中添加购自ALDRICH的4.4g阳离子瓜尔胶2-羟基-3-(三甲基铵)-丙基醚氯化物并搅拌10分钟。然后在中试喷射蒸煮器中在230以1升/分钟的流速，30秒的停留时间喷射蒸煮该悬浮液，提供99∶1蒸煮的淀粉糊/阳离子瓜尔胶组合物。
评价蒸煮的糊组合物的纸配料排水速率和保水性能。在此描述测定纸配料排水速率和保水性的程序。通过将蒸煮的糊组合物加入到纸配料中制备测量的试样。试样描述为每吨纸纤维，按干基计算，添加的淀粉糊的量。得到的结果在以下表1中报告。纸配料组合物如下：
测试浆料稠度-0.53％
测试浆料组成-36％硬木、19％软木、25％高灰分损纸、13％低灰分损纸、6％沉淀碳酸钙、1％重质碳酸钙
在测定纸排水速率和保水值中，DDA的测试顺序如下：
                     添加量
顺序                 (lbs/吨)   时间(秒)
     开始转子                   45
     淀粉            如所示     30
     硅石            4.2        10
     促凝剂          1.3        5
     排水                       0
表1-纸配料排水速率和保水值
淀粉糊/瓜尔添加量(lb/吨)   纸配料排水速率(秒)     纸配料保水(浊度NTU)
0(对照)   8.9     1393
10   4.7     230
15   5.1     227
20   6.7     200
25   7.3     198
30   8.1     213
观察表1中的数据可以看出，对于给定的淀粉添加量，与对照物相比，当使用本公开内容的组合物时，纸配料排水速率和保水性得到改善。预期改善的纸配料排水速率将使得造纸机更快速运转。同样预期改善的纸配料保水值将使得造纸机更有效运转。
实施例2
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和化学改性的天然有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，提供蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入200g 2％的漂白牛皮纸硬木纤维素纤维的悬浮液，得到90∶10干固体基础组合物。添加纤维素纤维之后继续混合5分钟。将蒸煮糊/纤维组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例3
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和化学改性的天然有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入20g 10％的羧甲基纤维素(CMC)溶液，得到95∶5干固体基础组合物。将蒸煮糊/CMC组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例4
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和化学改性的天然有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入200g 2％的漂白牛皮纸软木纤维素纤维的悬浮液，得到90∶10干固体基础组合物。添加纤维素纤维之后继续混合5分钟。将蒸煮糊/纤维组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。评价试样的纸配料排水和保水性能，并且结果在表2中报告。
实施例5
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和化学改性的天然有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干燥固体悬浮液。向其中加入具有68％的纤维素含量和10％的半纤维素含量的40g 5％的硫酸处理的种子基玉米纤维的悬浮液，得到95∶5干固体基础组合物。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。将蒸煮糊/纤维组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。评价试样的纸配料排水和保水性能，并且结果在表2中报告。
实施例6
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和化学改性的天然有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 140阳离子交联马齿玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入200g 2％的漂白牛皮纸软木纤维素纤维的悬浮液，得到90∶10干固体基础组合物。添加纤维素纤维之后继续混合5分钟。将蒸煮糊/纤维组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例7
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和化学改性的天然有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 140阳离子交联马齿玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与376ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向快速搅拌的蒸煮糊中加入500g 4％的漂白牛皮纸软木纤维素纤维的悬浮液，得到50∶50干固体基础组合物。添加纤维素纤维之后继续混合5分钟。将蒸煮糊/纤维组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例8
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和天然有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干燥固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入2g干燥形式的黄原胶，得到95∶5干固体基础组合物。添加黄原胶之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例9
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和无机金属盐的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干燥固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入18g 55％的碳酸钙悬浮液，得到75∶25干固体基础组合物。添加碳酸钙之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。评价试样的纸配料排水速率和保水性能，并且结果在表2中报告。纸配料组合物如下：
测试浆料稠度-0.40％
测试浆料组成-45％硬木、20％软木、30％损纸、5％沉淀碳酸钙
在测定实施例4、5和9的纸排水速率和保水值中，DDA的测试顺序如下：
                       添加量
顺序                   (lbs/吨)    时间(秒)
       开始转子                    30
       PAC             5           20
       淀粉            如所示      10
       硅石            1.5         5
       排水                        0
实施例4、5和9的纸配料排水速率和保水值在表2中报告。
表2-纸配料排水速率
淀粉糊产品实施例号 淀粉糊添加量(lbs/吨)   纸配料排水速率(秒)   纸配料保水值(浊度NTU)
空白对照物 0   18.6   278
4 10   13.91   68
15   10.79   60
20   8.44   38
25   8.41   51
5 10   15.54   148
15   12.14   85
20   9.39   40
25   8.66   35
9 10   14.65   84
15   10.39   58
20   8.09   33
25   7.61   32
观察表2中的数据可以看出，对于给定的淀粉添加量，与对照物相比，当使用本公开内容的组合物时，纸配料排水速率得到改善。预期改善的纸配料排水速率将使得造纸机更快速运转并且改善的纸配料保水值将使得造纸机更有效运转。
实施例10
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和天然有机聚合物的组合物。
将2g壳聚糖试样悬浮在188g去离子水中。伴随混合，向悬浮液中滴加1ml浓缩的磷酸。约2小时之后，壳聚糖已经溶解为略微黄色的透明溶液。将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在60ml去离子水中在装有磁性搅拌棒的400ml烧杯中成浆，得到40％干固体悬浮液。向ALTRA CHARGE 340悬浮液中加入1％壳聚糖溶液并在40℃搅拌30分钟。用2％氢氧化钠溶液将悬浮液的pH从2.6调整到4.6，并在布氏漏斗上将悬浮液真空过滤和干燥，得到95∶5组合物。
实施例11
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和合成聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干燥固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入36g 11.1％的聚乙烯胺/聚乙烯甲酰胺聚合物(PVAm)的溶液，水解到50％，得到90∶10干固体基础组合物。添加PVAm之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。评价试样的纸配料保水性能，并且结果在表3中报告。
实施例12
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和合成有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干燥固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入0.4g购自ALDRICH的聚(DL-丙交酯)，得到99∶1干固体基础组合物。添加聚(DL-丙交酯)之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例13
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和同样是盐的合成有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干燥固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入0.2g购自ALDRICH的聚(乙烯基硫酸盐，钾盐)，得到99.5∶0.5干固体基础组合物。添加聚(乙烯基硫酸盐，钾盐)之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。评价试样的纸配料保水性能，并且结果在表3中报告。
实施例14
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和官能化有机化合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干燥固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入0.8g购自FISHERSCIENTIFIC的己二酸，得到98∶2干固体基础组合物。添加己二酸之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例15
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和合成有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入0.4g购自EKACHEMICALS的COMPOZIL PL 1610阳离子型聚丙烯酰胺聚合物，得到99∶1干固体基础组合物。添加聚合物之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。评价试样的纸配料保水性能，并且结果在表3中报告。
实施例16
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和同样是盐的有机化合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干燥固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入0.4g购自ALDRICH的氯化四丁铵，得到99∶1干固体基础组合物。添加氯化四丁铵之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。评价试样的纸配料保水性能，并且结果在表3中报告。
实施例17
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和无机化合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干燥固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入2g购自ALDRICH的氧化钛(IV)粉末，得到95∶5干固体基础组合物。添加氧化钛(IV)粉末之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例18
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和有机化合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入1.2g购自ALDRICH的三丁酸甘油酯，得到97∶3干固体基础组合物。添加三丁酸甘油酯之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例19
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和无机化合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入0.8g购自ALDRICH的645等级硅胶，得到98∶2干固体基础组合物。添加硅胶之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例20
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和无机化合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入1.4g购自Engelhard的58％固体的NUCLAY层状瓷土的悬浮液，得到98∶2干固体基础组合物。添加层状瓷土之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例21
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和有机化合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入3.2g购自Aldrich的十二烷基二甲胺，得到92∶8干固体基础组合物。添加十二烷基二甲胺之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例22
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和化学改性的天然有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入4.5g购自CARGILL，INC.的SUPER FILM 270氧化淀粉，得到90∶10干固体基础组合物。添加氧化淀粉之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。评价试样的纸配料保水性能，并且结果在表3中报告。
实施例23
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和化学改性的天然有机聚合物的组合物。
提供一种蒸煮的阳离子交联淀粉糊，其具有在65℃，用20rpm转轴21测定的165cps的布氏粘度(型号DV-II+)。将其与具有在65℃用20rpm转轴21测定的85cps布氏粘度的第二种阳离子交联淀粉糊以50∶50的比率混合。两种淀粉均由喷射蒸煮制备，但是温度条件不同。将蒸煮糊倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。评价试样的纸配料保水性能，并且结果在表3中报告。纸配料组合物如下：
测试浆料稠度-0.35％
测试浆料组成-80％硬木、20％软木、30％沉淀碳酸钙
在测定实施例11、13、15、16、22和23的保水值中，DDA的测试顺序如下：
                 添加量
顺序             (lbs/吨)     时间(秒)
      开始转子                30
      淀粉       如所示       10
      排水                    0
实施例11、13、15、16、22和23的纸配料保水值在表3中报告。
表3-纸配料保水值
淀粉糊产品实施例号   淀粉添加量(lbs/吨)   纸配料保水值(NTU)
空白   0   720
11   5   135
  10   136
  20   115
13   5   155
  10   101
  20   102
15   5   200
  10   99
  20   78
16   5   133
  10   102
  20   98
22   5   176
  10   154
  20   179
23   5   150
  10   145
  20   159
观察表3中的数据可以看出，对于给定的淀粉组合物添加量，与对照物相比，当使用本公开内容的组合物时，纸配料保水值得到改善。预期改善的纸配料保水值将使得造纸机更有效运转。
实施例24
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和无机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入4g聚氯化铝聚合物，得到90∶10干固体基础组合物。添加聚氯化铝聚合物之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例25
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和无机金属的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入0.04g购自ALDRICH的铝粉，得到99.9∶0.01干固体基础组合物。添加铝粉之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例26
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和可聚合有机化合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入0.4g丙烯酸，得到99∶1干固体基础组合物。添加丙烯酸之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例27
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和无机金属盐的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入0.8g硫酸铝，得到98∶2干固体基础组合物。添加硫酸铝之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例28
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和同样是盐的有机化合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入0.4g购自ALDRICH的氯化四丁铵，得到99∶1干固体基础组合物。添加氯化四丁铵之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例29
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和具有树状结构的有机聚合物的组合物。
将购自CARGILL，INC.的ALTRA CHARGE 340阳离子交联蜡质玉米淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入0.4g购自ALDRICH的在表面上具有伯氨基的第5代PAMAM树枝形聚合物，得到99∶1干固体基础组合物。添加第5代PAMAM树枝形聚合物之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
实施例30
该实施例举例说明制备含有交联的阳离子淀粉和无机金属盐的组合物。
将购自  NATIONAL STARCH&CHEMICAL COMPANY的MICROCAT 330阳离子交联木薯淀粉的40g干基试样在1升不锈钢烧杯中与756ml去离子水成浆，得到5％干固体悬浮液。将烧杯放置在沸水浴中并在悬浮液中放置顶部搅拌器用于混合。用铝箔覆盖悬浮液，然后伴随1300rpm混合，蒸煮20分钟，得到蒸煮的糊。向搅拌的蒸煮糊中加入2g磷酸二氢钠，得到95∶5干固体基础组合物。添加磷酸二氢钠之后继续混合5分钟。从水浴中移出试样并将蒸煮糊组合物倒在塑料干燥盘上，然后将其放置在设定在65℃的强制空气烘箱中并干燥过夜。用实验室研磨机将干燥的薄膜碾磨成细微粉末。
本公开内容已经参考各个具体和举例说明性的实施方案和技术加以描述。但是，本领域技术人员将认识到可以在保持在本公开内容的精神和范围内的同时做出许多变化和改进。

Claims (45)

1.一种组合物，包含约0.001％到约99.999％的阳离子交联淀粉。
2.根据权利要求1的组合物，其中淀粉选自：马齿玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、米淀粉、西米淀粉、高粱淀粉、甘薯淀粉及其混合物。
3.根据权利要求1的组合物，其中通过使淀粉与选自氨基离子、亚胺基离子、锍离子、离子、铵离子及其混合物的组分反应将淀粉阳离子化。
4.根据权利要求3的组合物，其中所述组分为含铵离子的化合物，也即含季铵离子的化合物。
5.根据权利要求4的组合物，其中含季铵离子的化合物为(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵。
6.根据权利要求1的组合物，其中通过使淀粉与选自多官能醚化剂、多官能酯化剂及其混合物的组分反应将淀粉交联。
7.根据权利要求6的组合物，其中多官能醚化剂选自有机卤化物、有机硫酸盐、有机磺酸盐、有机磷酸盐、有机膦酸盐、有机异氰酸酯、有机叠氮化物、醛、酮、环氧化物、烯烃、炔烃、其分子内混合物及其混合物。
8.根据权利要求6的组合物，其中多官能酯化剂选自羧酸、酸酐、酯、酰卤、磷酰卤、磷氧酐、磺酰卤、其分子内混合物及其混合物。
9.根据权利要求1的组合物，进一步包括选自有机化合物、无机金属、无机化合物及其混合物的组分。
10.根据权利要求9的组合物，其中所述组分是作为官能化有机化合物的有机化合物。
11.根据权利要求9的组合物，其中所述组分为有机化合物，选自烷烃、烯烃、芳烷烃、芳烯烃、炔烃、芳炔烃、醇、醛、缩醛、酮、缩酮、羧酸、酰卤、酯、过酸、醚、过氧化物、糖、卤化物、有机硫化物、有机砜、有机亚砜、有机亚硫酸盐、有机硫酸盐、有机锍盐、有机膦、有机亚磷酸盐、有机磷酸盐、有机亚膦酸盐、有机膦酸盐、有机盐、胺、环胺、氨基酸、亚胺、酰胺、脒、腈、异氰酸酯、氧化氮、亚硝胺、有机硅烷、有机硅氧烷、其分子内混合物，和它们的混合物。
12.根据权利要求9的组合物，其中所述组分为选自可聚合有机化合物、不可聚合有机化合物、有机聚合物及其混合物的有机化合物。
13.根据权利要求12的组合物，其中不可聚合有机化合物选自烷烃、烯烃、芳烷烃、芳烯烃、炔烃、芳炔烃、醇、醛、缩醛、酮、缩酮、羧酸、酰卤、酯、过酸、醚、过氧化物、糖、卤化物、有机硫化物、有机砜、有机亚砜、有机亚硫酸盐、有机硫酸盐、有机锍盐、有机膦、有机亚磷酸盐、有机磷酸盐、有机亚膦酸盐、有机膦酸盐、有机盐、胺、环胺、氨基酸、亚胺、酰胺、脒、腈、异氰酸酯、氧化氮、亚硝胺、有机硅烷、有机硅氧烷、其分子内组合，和它们的组合。
14.根据权利要求12的组合物，其中可聚合有机化合物选自烯烃、芳烷烃、芳烯烃、炔烃、芳炔烃、醇、醛、缩醛、酮、缩酮、羧酸、酰卤、酯、过酸、醚、过氧化物、糖、卤化物、有机硫化物、有机砜、有机亚砜、有机亚硫酸盐、有机硫酸盐、有机锍盐、有机膦、有机亚磷酸盐、有机磷酸盐、有机亚膦酸盐、有机膦酸盐、有机盐、胺、环胺、氨基酸、亚胺、酰胺、脒、腈、异氰酸酯、氧化氮、亚硝胺、有机硅烷、有机硅氧烷、其分子内组合，和它们的组合。
15.根据权利要求12的组合物，其中有机聚合物选自合成有机聚合物、天然有机聚合物、改性的天然有机聚合物、其分子内混合物，和它们的混合物。
16.根据权利要求15的组合物，其中有机聚合物为选自聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚碳酸酯、聚醚、聚酯、聚砜、聚胺、聚酰胺、聚酰亚胺、聚硅氧烷、聚硅烷、含氟聚合物、乙烯基聚合物、丙烯酸系聚合物、乙烯基丙烯酸系共聚体、聚乙烯基卤化物、聚环氧乙烷、聚醚砜、聚异丁烯、聚醚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚异丁烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯胺、聚乙烯醇、聚氧烯烃、聚羟基链烷酸酯、聚氨酯、聚硫化物、聚缩醛、聚缩酮、聚苯醚、聚脲、聚酰肼、甲阶酚醛树脂、尿素-甲醛、三聚氰胺-甲醛、聚碳化二亚胺、偶氮、聚喹喔啉、聚吡嗪、聚吡唑、聚咪唑、聚三唑啉、聚喹啉、聚吡咯、聚呋喃、聚噻吩、聚酐、苯乙烯-丁二烯及其混合物的合成有机聚合物。
17.根据权利要求15的组合物，其中有机聚合物为选自多糖、蛋白、聚氨基酸、聚核酸、木质素、聚异戊二烯、松香、妥尔油聚合物及其混合物的天然有机聚合物。
18.根据权利要求17的组合物，其中天然有机聚合物为选自琼脂、藻酸盐、金合欢胶、阿拉伯树胶、猴面包树粘胶、鹿角菜胶、纤维素、甲壳质、壳聚糖、卡德兰胶、半纤维素、环糊精、右旋糖酐、糊精、葫芦巴胶、葡聚糖、瓜尔胶、印度胶、刺梧桐树胶、黄蓍树胶、糖原、结冷胶、魔芋胶、长蒴黄麻、Junsai胶浆、菊糖、松胶、果聚糖、刺槐豆胶、秋葵粘胶、果胶、聚糊精、番泻叶、淀粉、他拉胶、罗望籽胶、黄原胶、卫冷胶及其混合物的多糖。
19.根据权利要求12的组合物，其中有机聚合物具有线性、桥连、支化或树状结构。
20.根据权利要求19的组合物，其中有机聚合物具有树状结构并且选自树枝、树突、树杈及其混合物。
21.根据权利要求20的组合物，其中有机聚合物为具有高度支化树状结构的树枝形聚合物。
22.根据权利要求20的组合物，其中有机聚合物为具有高度支化树状结构的树杈。
23.根据权利要求9的组合物，其中无机金属选自I A族、II A族、III A族、IV A族、V A族、I B族、II B族、III B族、IV B族、V B族、VI B族、VII B族、VIII B族及其混合物。
24.根据权利要求9的组合物，其中无机化合物包括选自氧化物离子、卤化物离子、氢化物离子、氢氧化物离子及其混合物的离子。
25.根据权利要求24的组合物，其中金属盐包括选自氧化碳离子、氧化硅离子、氧化磷离子、氧化硫离子、氧化氮离子、氧化硼离子、氧化氧离子及其混合物的氧化物离子。
26.根据权利要求24的组合物，其中无机化合物包括选自卤化碳离子、卤化硅离子、卤化磷离子、卤化硫离子、卤化氮离子、卤化硼离子、卤化氧离子及其混合物的卤化物离子。
27.根据权利要求24的组合物，其中金属盐包括选自氢化硅离子、氢化磷离子、氢化硫离子、氢化硼离子及其混合物的氢化物离子。
28.根据权利要求24的组合物，其中无机化合物包括选自氢氧化硅离子、氢氧化磷离子、氢氧化硫离子、氢氧化氮离子、氢氧化硼离子、氢氧化氧离子及其混合物的氢氧化物离子。
29.根据权利要求9的组合物，其中无机化合物为无机聚合物。
30.根据权利要求29的组合物，其中无机聚合物选自聚氮化硫、聚硅氧烷、聚硅氮烷、聚硅烷、磷腈、碳硼烷、聚磷锌、芳香族聚磷酸、聚硼锌及其混合物。
31.一种纤维素织物产品，包括纤维素织物和约0.01wt％到约99.99wt％的根据权利要求1的组合物，其中淀粉以约0.01wt％到约99.99wt％的量存在。
32.根据权利要求31的纤维素织物产品，其中纤维素织物选自纸和纸板。
33.根据权利要求31的纤维素织物产品，其中组合物包括选自有机化合物、无机金属、无机化合物及其混合物的组分。
34.根据权利要求33的纤维素织物产品，其中有机化合物为有机聚合物。
35.一种制备纤维素织物产品的方法，包括将约0.01wt％到约99.9wt％的组合物引入到纤维素织物中，所述组合物包括约0.01wt％到约99.99wt％阳离子交联淀粉。
36.一种涂料组合物，包括颜料和包含约0.01wt％到约99.99wt％阳离子交联淀粉的组合物。
37.根据权利要求36的涂料组合物，其中组合物以基于颜料约1到约50份的量存在。
38.根据权利要求36的涂料组合物，其中组合物包括选自有机化合物、无机金属、无机化合物及其混合物的组分。
39.根据权利要求38的涂料组合物，其中有机化合物为有机聚合物。
40.一种纤维素织物产品，包括涂有权利要求36的涂料组合物的纤维素织物。
41.一种油漆，包括权利要求36的涂料组合物。
42.一种油漆，包括权利要求38的涂料组合物。
43.一种油漆，包括权利要求39的涂料组合物。
44.一种生产权利要求1的组合物的方法，包括混合组合物的各组分，加热得到的混合物形成凝胶化阳离子交联淀粉糊混合物，其中淀粉发生凝胶化，以及干燥得到的凝胶化淀粉糊混合物。
45.一种生产权利要求1的组合物的方法，包括将凝胶化阳离子交联淀粉糊组分与组合物的另一个组分混合，形成凝胶化淀粉糊混合物，以及干燥得到的凝胶化淀粉糊混合物。
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