CN101948557B - 一种接枝变性淀粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种接枝变性淀粉的制备方法，步骤是：(1)将普通淀粉调制成淀粉乳进行酸化，酸化时间为1.5～2.5小时；(2)向酸化后的淀粉乳中通氮气排除体系中的氧气，然后依次加入焦磷酸二氢合锰和接枝单体丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯进行接枝共聚反应；(3)向淀粉共聚物中加烧碱、次氯酸钠进行皂化后处理；(4)加硫酸中和，使其pH值为6-8，然后脱水、烘干、粉碎、过筛、包装、计量，即为接枝变性淀粉成品。本发明接枝变性淀粉性能稳定，工艺操作简单，变性过程中选用的化学品价格低且来源方便易得；接枝淀粉产品性能优良，质量稳定，价格较低，符合上浆需求，可有效降低浆料成本、减少PVA对生态环境污染。
Description
技术领域
本发明属于纺织领域，特别是涉及纺织经纱上浆所采用的一种接枝变性淀粉的制备方法。
背景技术
淀粉资源丰富，成本低廉，不污染环境，在纺织经纱上浆中广为应用。由于淀粉大分子结构上的缺陷，不能满足含有合成纤维经纱上浆的要求，因此需要对淀粉进行化学或者生物变性，如酸解、酶解、氧化、醚化、酯化和阳离子化等。变性后的淀粉虽然在一定程度上改善了上浆性能，但根据目前的上浆技术和生产实践来看仍然不能作为细支涤/棉混纺经纱的主浆料使用。PVA虽然在经纱上浆中效果明显，但考虑到其在细支涤/棉混纺经纱的上浆成本，以及对生态环境污染严重，在国内外都已经渐渐退出了主流市场。
接枝变性作为变性淀粉的分支，因为少量接枝支链的存在就足以使淀粉的上浆性能获得大幅度的改善，因而受到了越来越多的重视，成为高性能淀粉浆料的发展方向。国内外学者对淀粉的接枝及其接枝产品的应用进行了不少的研究，较为一致的认为，最好的引发剂是铈盐或运用辐照方法引发。但是铈盐价格昂贵，作为浆料，纺织工业需求量大，而辐照设备投资较大。因此，为适应纺织经纱浆料的情况，必须研讨性能优良、价格较低、来源供应有保障的引发剂，为接枝淀粉浆料走向工业化生产奠定一定基础。此外，传统工艺生产的接枝淀粉后处理采用氧化处理，使得在疏水性能方面不能达到很好的效果，对涤纶等纺织品的接枝效率相对于铈盐标准很低，经纱毛羽不容易贴服导致断裂，而且会发生退浆困难甚至有无法退浆的情况发生。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种成本低廉、接枝效率高、水溶性好的接枝淀粉的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种接枝变性淀粉的制备方法，步骤是：
(1)将普通淀粉加水调制成含淀粉30～40％的淀粉乳，加浓度为1-5％的硫酸，升温至40～50℃进行酸化，酸化时间为1.5～2.5小时；
(2)向酸化后的淀粉乳中通氮气直至排除体系中的氧气，同时将温度降至30℃以下，然后依次加入引发剂焦磷酸二氢合锰和接枝单体丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯进行接枝共聚反应，反应时间为2.5～3.5小时，形成淀粉共聚物；
(3)向淀粉共聚物中加烧碱、次氯酸钠进行皂化后处理，处理时间2.5～3.5小时；
(4)加硫酸中和，使其pH值为6-8，然后脱水、烘干、粉碎、过筛、包装、计量，即为接枝变性淀粉成品。
而且，所述的引发剂焦磷酸二氢合锰和接枝单体丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯以及烧碱、次氯酸钠的添加量均为普通淀粉重量的1～5％。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明所涉及的接枝变性淀粉采用(Mn3+)替代价贵稀缺的(Ce6+)作为引发剂，性能良好，原料易得，价格低廉，操作性及稳定性较好，可使价廉而来源广泛的天然淀粉与应用性能优良的、具有一定聚合度的合成聚合物结合在一起，互相取长补短，协同的发挥各自的性能，从而进一步提高淀粉的使用价值及扩大应用，在纺织经纱上浆领域中用于含有疏水性纤维的混纺纱上浆，部分或是全部取代合成浆料。
2、本发明所涉及的接枝变性淀粉在皂化上采取了不同一般的方法，使皂化时间缩短，也使产品的水溶性更好，从而在纺织浆纱时煮浆方便节约能源。
3、本发明接枝变性淀粉性能稳定，工艺操作简单，变性过程中选用的化学品价格低且来源方便易得；接枝淀粉产品性能优良，质量稳定，价格较低，符合上浆需求，可有效降低浆料成本、减少PVA对生态环境污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1：
一种接枝淀粉的制备方法，其步骤是：
(1)将60kg普通淀粉加水调制成含淀粉30％的淀粉乳，加入0.5L、2％的硫酸，升温至40℃进行酸化2小时；
(2)向酸化后的淀粉乳中通氮气以排除体系中的氧气，同时将温度降至20℃，然后依次加入2kg焦磷酸二氢合锰和3kg接枝单体丙烯酸、2kg丙烯酸甲酯、3kg丙烯酸乙酯、2kg醋酸乙烯酯进行接枝共聚反应，反应时间为5小时，形成淀粉共聚物；
(3)向淀粉共聚物中加2kg烧碱、3kg次氯酸钠进行皂化后处理，处理时间3小时；
(4)加硫酸中和，使其pH值为7，然后脱水、烘干、粉碎、过筛、包装、计量，即为成品——接枝变性淀粉。
实施例2：
(1)将90kg普通淀粉加水调制成含淀粉35％的淀粉乳，加入0.8L、4％的硫酸，升温至50℃进行酸化3小时；
(2)向酸化后的淀粉乳中通氮气以排除体系中的氧气，同时将温度降至27℃，然后依次加入3kg焦磷酸二氢合锰和3kg接枝单体丙烯酸、2kg丙烯酸甲酯、4丙烯酸乙酯、3kg醋酸乙烯酯进行接枝共聚反应，反应时间为3小时，形成淀粉共聚物；
(3)向淀粉共聚物中加4kg烧碱、4kg次氯酸钠进行皂化后处理，处理时间3.5小时；
(4)加硫酸中和，使其pH值为6-8，然后脱水、烘干、粉碎、过筛、包装、计量，即为成品——接枝变性淀粉。
下面通过中试试验进一步验证本发明接枝变性淀粉产品的先进性。
为使产物可以满足工业化生产的需要，确定接枝的工艺条件和流程。尤其针对接枝共聚物水溶性的问题，对工艺后期的产物后处理进行探究，不同于普遍使用的氧化处理，使处理后的产品可以增强其亲水性，适用于不同材质的纱线。
一方面，在上浆的过程中，接枝淀粉要充分体现其疏水性，容易与经纱黏着，达到既定的上浆效果；另一方面，在退浆时，可以表现出一定的亲水性，容易被洗去。一般的亲水性与接枝的单体有关，其次，还与后处理工艺相关。
项目中试的结果如下表所示：
接枝淀粉样品7#、9#、10#、11#中，7#、9#样品与10#、11#样品的接枝单体组成不同，但采用的引发体系相同。其中：BA是丙烯酸丁酯，MMA是甲基丙烯酸甲酯，AA是丙烯酸，EA是丙烯酸乙酯，VAc是醋酸乙烯酯。从表中看来，单体组成不同虽然造成PG和GE的不同，但是差距还不是太大。反倒是接枝支链末端的基团是否可以造成疏水与亲水的巨大差异从而导致上浆、退浆的难易度差别，成为了关键。
Claims (2)
1.一种接枝变性淀粉的制备方法，其特征在于：制备方法的步骤是：
(1)将普通淀粉加水调制成含淀粉30～40％的淀粉乳，加浓度为1-5％的硫酸，升温至40～50℃进行酸化，酸化时间为1.5～2.5小时；
(2)向酸化后的淀粉乳中通氮气直至排除体系中的氧气，同时将温度降至30℃以下，然后依次加入引发剂焦磷酸二氢合锰和接枝单体丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯进行接枝共聚反应，反应时间为2.5～3.5小时，形成淀粉共聚物；
(3)向淀粉共聚物中加烧碱、次氯酸钠进行皂化后处理，处理时间2.5～3.5小时；
(4)加硫酸中和，使其pH值为6-8，然后脱水、烘干、粉碎、过筛、包装、计量，即为接枝变性淀粉成品。
2.根据权利要求1所述的一种接枝变性淀粉的制备方法，其特征在于：所述的引发剂焦磷酸二氢合锰和接枝单体丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯以及烧碱、次氯酸钠的添加量均为普通淀粉重量的1～5％。
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