CN101250231A - 高取代度水溶性磷酸酯淀粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高取代度水溶性磷酸酯淀粉的制备方法，是将碳酸钾溶解于水中，搅拌下加入磷酸二氢钾，待气泡消失后，再加入尿素溶解，配成酯化液，将酯化液加入淀粉中混合均匀，于45～55℃烘干，再升温至135～150℃恒温反应3～5h，制得取代度大于0.08的高取代度水溶性磷酸酯淀粉。本方法制备的高取代度水溶性磷酸酯淀粉冷水可溶，取代度高，吸水性好，并且含有农作物生长所必需的氮、磷、钾三种营养元素，可应用于农业和林业方面。
Description
技术领域
本发明涉及一种淀粉衍生物的制备方法，具体涉及一种高取代度水溶性磷酸酯淀粉的制备方法。
背景技术
淀粉是一种可再生的天然高分子化合物。天然淀粉在现代工业中的应用是有限的，实际生产中，常采用热、酸、碱、氧化、酶制剂等手段对淀粉进行变性，以获得更优异的产品性能，变性淀粉是拓宽天然淀粉应用的主要途径。淀粉经变性后，化学结构发生了变化，在保留了淀粉原有性能的基础上，又增加了许多新的性能，广泛应用于食品、纺织、造纸、医药、建材以及石油开采等领域。
磷酸酯淀粉是变性淀粉的一种，属于阴离子型变性淀粉，不溶于或微溶于水，具有糊化温度低、糊程短、乳化性好、保水性好等特点，可以广泛应用于各种行业，用途比较广泛。在造纸工业中，磷酸酯淀粉可以用作造纸内部添加剂、层间增强剂、表面施胶剂及涂布粘合剂等；在食品工业中，磷酸酯淀粉可用作增稠剂、稳定性和和乳化剂；在纺织工业中，磷酸酯淀粉可用于上浆剂和印染增稠剂，并且与PVA有很好的混配性，同时还具有一定的保色效果；在医药工业中，磷酸酯淀粉可以用作粘合剂、冲淡剂、赋型剂、填充剂等；在农林业领域，磷酸酯淀粉混入表层土壤，能提高保水能力。另外，磷酸酯淀粉还可以作为家禽和反刍动物的饲料添加剂、铸造工业模芯粘合剂、矿物加工和洗煤厂废水的絮凝剂等使用。
磷酸酯淀粉的制备方法有干法、湿法和半干法之分。湿法生产的优点是试剂与淀粉能够充分混匀，生产过程容易控制，而且产品质量比较稳定，但同时也存在着产率低，生产用水量大，污水处理困难以及生产成本高等缺点。与湿法工艺比较，干法生产磷酸酯淀粉具有反应效率高、反应时间短等优点，并且干法制备工艺过程不产生废水，是一种零排放的清洁工艺，更符合现代环保要求。目前，干法工艺已成为磷酸酯淀粉的主要生产方法。
磷酸酯淀粉的干法生产工艺是将正磷酸钠或三聚磷酸钠溶液与淀粉混合后，加热到一定的温度进行高温固相反应，经过洗涤、干燥等步骤得到磷酸酯淀粉。干法反应存在反应温度较高，过程较难控制，产物质量容易波动等不利因素。
磷酸酯淀粉的糊化与取代度有关，随着磷酸酯淀粉的取代度升高，淀粉的糊化就越容易。延长反应时间和提高反应温度均可以提高取代度，但反应时间过长或反应温度过高都会使产品部分发生焦化而颜色发黄，影响产品质量。目前市场上生产的磷酸酯淀粉产品取代度比较偏低，一般在0.01～0.02左右，而文献报道的高取代度磷酸酯淀粉的最高取代度也仅能达到0.06，因此就限定了磷酸酯淀粉的用途，特别是在农业、林业和废水处理上的应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高取代度水溶性磷酸酯淀粉的制备方法。
本发明是以淀粉为原料，磷酸二氢钾、碳酸钾和尿素为酯化剂，将淀粉与酯化液的混合物料低温干燥并经高温反应后，冷却得到高取代度水溶性磷酸酯淀粉。其中使用的各种物料的重量比为淀粉∶磷酸二氢钾∶碳酸钾∶尿素＝100∶6～8∶3～5∶8～12。
具体的制备方法是：
1、酯化液的制备
将碳酸钾溶解于水中配成水溶液，然后在搅拌下将磷酸二氢钾缓慢加入到碳酸钾水溶液中，此时会反应产生二氧化碳气体，待二氧化碳气泡消失后，再加入尿素溶解，并保持溶液的温度在30～40℃，配制成酯化液。
2、混料
将上述酯化液加入淀粉中，先混合5～10min，然后再静置1～1.5h，使酯化液与淀粉混合均匀。
3、烘干
将上述静置后的物料在45～55℃下烘干，使水份小于12％。
4、反应
将烘干后的物料升温至135～150℃，恒温反应3～5h。
5、冷却
将反应后的物料冷却至25～30℃，制得高取代度水溶性磷酸酯淀粉。
采用本发明的制备方法，可以制得取代度大于0.08的高取代度水溶性磷酸酯淀粉。
本方法制备的高取代度水溶性磷酸酯淀粉具有冷水可溶、取代度高和吸水性好等特点，并且含有农作物生长所必需的氮、磷、钾三种营养元素，可应用于农业和林业方面，作为农作物和苗木的保水剂，用于旱田作物的栽培，以增加作物产量，用于干旱地区的植树造林，以提高树苗的成活率。此外，还可作为种子包衣剂的粘合和保水材料，提高种子的发芽率，并促进作物生长。
本发明的制备工艺过程反应时间短，反应效率高，无“三废”排放，符合现代环保的要求。
具体实施方式
实施例1
取4g碳酸钾溶解于45mL水中，缓慢加入8g磷酸二氢钾进行反应，当二氧化碳气泡消失后，再加入10g尿素溶解，保持温度在40℃，得到酯化液。
称取100g淀粉，将酯化液加入淀粉中，混合10min，静置1h，将混合后的物料在50℃以下干燥至水份小于12％，然后在135℃反应4h，即可制得取代度约为0.085的高取代度水溶性磷酸酯淀粉。
实施例2
取4.5g碳酸钾溶解于50mL水中，缓慢加入6g磷酸二氢钾进行反应，当二氧化碳气泡消失后，再加入9g尿素溶解，保持温度在40℃，得到酯化液。
称取100g淀粉，将酯化液加入淀粉中，混合8min，静置1h，将混合后的物料在50℃以下干燥至水份小于12％，然后在140℃反应4.5h，即可制得取代度约为0.09的高取代度水溶性磷酸酯淀粉。
实施例3
取3.5g碳酸钾溶解于50mL水中，缓慢加入7g磷酸二氢钾进行反应，当二氧化碳气泡消失后，再加入8g尿素溶解，保持温度在40℃，得到酯化液。
称取100g淀粉，将酯化液加入淀粉中，混合8min，静置1.5h，将混合后的物料在50℃以下干燥至水份小于12％，然后在150℃反应3.5h，即可制得取代度约为0.085的高取代度水溶性磷酸酯淀粉。
Claims (4)
1、一种高取代度水溶性磷酸酯淀粉的制备方法，是以淀粉、碳酸钾、磷酸二氢钾和尿素为原料，按照淀粉∶磷酸二氢钾∶碳酸钾∶尿素＝100∶6～8∶3～5∶8～12的重量比，将碳酸钾溶解于水中，搅拌下加入磷酸二氢钾，待气泡消失后，再加入尿素溶解，配成酯化液；将上述酯化液加入淀粉中混合均匀，于45～55℃烘干，再升温至135～150℃恒温反应3～5h，制得高取代度水溶性磷酸酯淀粉。
2、根据权利要求1所述的高取代度水溶性磷酸酯淀粉的制备方法，其特征是所述的混合均匀是将酯化液与淀粉先混合5～10min，再静置1～1.5h。
3、根据权利要求1所述的高取代度水溶性磷酸酯淀粉的制备方法，其特征是所述的烘干是将酯化液与淀粉混合物烘干至水份小于12％。
4、根据权利要求1所述的高取代度水溶性磷酸酯淀粉的制备方法，其特征是制得的高取代度水溶性磷酸酯淀粉的取代度大于0.08。
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