CN102382197A - 一种高粘度阳离子淀粉的制备方法 - Google Patents

一种高粘度阳离子淀粉的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高粘度阳离子淀粉的制备方法，其工艺步骤是：1)用碱性催化剂与抑制剂的混合物调整淀粉浆PH＝10～12；2)边加热边加入碱性活化剂与阳离子醚化剂的混合物，温度达到40℃停止加热；3)用碱性催化剂与抑制剂的混合物调整淀粉浆PH＝11～12，继续加热至淀粉浆温度达49～50℃，醚化反应1～5小时；4)加入碱性交联剂，反应1～6小时；5)将淀粉浆脱水得到湿淀粉，加入酸化剂并混合均匀，在50～100℃条件下对淀粉进行酸化0.5～2小时，经冷却，粉碎，筛分，得本发明产品。本发明产品糊液粘度高，抗酸、碱稳定性高，应用于造纸、选矿、油田、粘合剂、废水处理等领域。

Description

一种高粘度阳离子淀粉的制备方法
技术领域
本发明属于变性淀粉技术领域，涉及一种高粘度阳离子淀粉的制备方法。
背景技术
阳离子淀粉是由淀粉与阳离子试剂反应而得，其重要的特征是带有正电荷，对带有负电荷的物质具有亲和力，在纤维与矿物质填充料和涂料之间起着离子桥的作用。阳离子淀粉广泛用于造纸、纺织、选矿、油田、粘合剂、废水处理及化妆品等领域。目前对于普通阳离子淀粉的研究报道很多，但高粘度阳离子淀粉，特别是酸性条件下具有高粘度和高粘度稳定性的阳离子淀粉的研究报道很少。随着变性淀粉及其应用行业的发展，原有的加工工艺技术无法满足市场的需要，开发专用型、高品质、高附加值的变性淀粉，有利于扩大变性淀粉的应用领域，提高变性淀粉生产企业的经济效益。
发明内容
本发明的目的是：提供一种高粘度阳离子淀粉的制备方法。以淀粉为原料，在催化剂的作用下，先进行单一的阳离子醚化反应，然后再进行醚化与交联反应同时发生的复合反应，最后进行酸化反应，得到醚化-交联-酸化多元变性淀粉，一种高粘度的阳离子淀粉，一种不管在酸性条件还是在碱性条件下，都具有高粘度和高粘度稳定性的阳离子淀粉。
本发明的技术方案：一种高粘度阳离子淀粉的制备方法。其制备工艺步骤是：
1)用清水将原淀粉配制成浓度为40～45％的淀粉浆，加入碱性催化剂与抑制剂的混合物，使淀粉浆PH＝10～12；
2)边加热边加入碱性活化剂与阳离子醚化剂的混合物，在淀粉浆温度达到40℃之前将混合物加完，温度达到40℃停止加热；
3)用碱性催化剂与抑制剂的混合物调整淀粉浆PH＝11～12，继续加热至淀粉浆温度达49～50℃，并保持此温度进行醚化反应1～5小时；
4)加入碱性交联剂，醚化与交联反应同时进行，反应1～6小时；
5)将淀粉浆脱水，得到含水30％左右的湿淀粉，加入酸化剂并混合均匀，在50～100℃条件下对淀粉进行酸化反应0.5～2小时，经冷却，粉碎，筛分，得高粘度阳离子淀粉。
本发明产品的主要技术指标：阳离子醚化基取代度(DS)为0.020～0.060；粘度为500～3000mpa.s(4％固含量，50℃，Brookfield LVDV-II+，60rpm)；糊液在50℃，PH＝3.0～9.0条件下储存8小时，粘度稳定性≥90％。
本发明所用的原淀粉为马铃薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉中的一种。
所述的碱性催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的混合物。
所述的抑制剂是硫酸钠、氯化钠中的一种或两种混合物，用量为原淀粉绝干量的4.0～12.0％。
所述的碱性催化剂与抑制剂的混合物是指碱性催化剂与抑制剂质量比为0.1～0.4∶1、浓度为20％的水溶液。
所述的碱性活化剂是氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的混合物。
所述的阳离子醚化剂是3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，用量为原淀粉绝干量的3.0～10.0％。
所述的碱性活化剂与阳离子醚化剂的混合物，碱性活化剂与阳离子醚化剂摩尔比为0.8～1.2∶1。
所述的碱性交联剂是碱性催化剂与抑制剂的混合物与环氧氯丙烷体积比为5～50∶1的混合物，环氧氯丙烷用量为原淀粉绝干量的0.002～0.02％。
所述的酸化剂是富马酸、柠檬酸中一种，用量为原淀粉绝干量的1～8％。
本发明突出的实质性特点和显著的进步：
(1)将醚化、交联、酸化三种变性方法有机的结合起来，工艺设计科学合理，在淀粉分子结构中接上多种化学键，淀粉糊液粘度高，抗酸、碱稳定性高。
(2)用碱性催化剂与抑制剂的混合物调节淀粉浆PH值，与常规的“先加抑制剂充分溶解后再加碱性催化剂”相比，缩短了加药时间。
(3)边加热边加入碱性活化剂与阳离子醚化剂的混合物，与常规的“加完醚化剂和碱后再升温”相比，缩短了生产周期。
(4)交联剂先用碱性催化剂与抑制剂的混合物稀释再加到淀粉浆中，不仅避免了交联剂挥发损失，而且能使交联剂在淀粉浆液中迅速均匀分散，提高反应均匀性。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步具体说明，但是不作为对本发明的限制。
实施例1
2kg浓度为43％的新鲜木薯淀粉浆(或用原淀粉调成淀粉浆)，用氢氧化钠与硫酸钠质量比为0.3∶1、浓度为20％的水溶液调节淀粉浆PH＝10；边加热边加入由26g浓度为30％的氢氧化钠与56g浓度为69％的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵配制而成的混合物，淀粉浆温度达到40℃之前将混合物加完，温度达到40℃停止加热；用氢氧化钠与硫酸钠质量比为0.3∶1、浓度为20％的水溶液调节淀粉浆PH＝11.5；升温至49～50℃，反应3小时；取氢氧化钠与硫酸钠质量比为0.3∶1、浓度为20％的水溶液3.0ml，加0.08ml环氧氯丙烷混匀，再加到淀粉浆液中，反应3.5小时；将淀粉浆脱水，得到含水30％左右的湿淀粉，加30g富马酸并混合均匀，升温至55～57℃，反应1.5小时，经冷却，粉碎，筛分，得本发明产品。
实施例2
2kg浓度为43％的新鲜木薯淀粉浆(或用原淀粉调成淀粉浆)，用氢氧化钾与硫酸钠质量比为0.35∶1、浓度为20％的混合水溶液调节淀粉浆PH＝11；边加热边加入由57.4g浓度为30％的氢氧化钠与118.4g浓度为69％的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵配制而成的混合物，淀粉浆温度达到40℃之前将混合物加完，温度达到40℃停止加热；用氢氧化钾与硫酸钠质量比为0.35∶1、浓度为20％的混合水溶液调节淀粉浆PH＝11.5；升温至49～50℃，反应3.5小时；取氢氧化钾与硫酸钠质量比为0.35∶1、浓度为20％的混合水溶液4.4ml，加0.11ml环氧氯丙烷混匀，再加到淀粉浆液中，反应2.5小时；将淀粉浆脱水，得到含水30％左右的湿淀粉，加入38.7g柠檬酸并混合均匀，升温至93～95℃，反应1.5小时，冷却，粉碎，筛分，得本发明产品。
实施例3
2kg浓度为43％的马铃薯淀粉浆，用氢氧化钾与氯化钠质量比为0.3∶1、浓度为20％的混合水溶液调节淀粉浆PH＝11.5；边加热边加入由42.7g浓度为30％的氢氧化钾与62.3g浓度为69％的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵配制而成的混合物，淀粉浆温度达到40℃之前将混合物加完，温度达到40℃停止加热；用氢氧化钾与氯化钠质量比为0.3∶1、浓度为20％的混合水溶液调节淀粉浆PH＝12；升温至49～50℃，反应2.5小时；取氢氧化钾与氯化钠质量比为0.3∶1、浓度为20％的混合水溶液4.0ml，加0.13ml环氧氯丙烷混匀，再加到淀粉浆液中，反应5小时；将淀粉浆脱水，得到含水30％左右的湿淀粉，加入47g柠檬酸并混合均匀，升温至80～82℃，反应2小时，经冷却，粉碎，筛分，得本发明产品。
实施例4
2kg浓度为43％的玉米淀粉浆，用氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸钠三者质量比为0.3∶0.1∶1、浓度为20％的混合水溶液调节淀粉浆PH＝10.5；边加热边加入由46.6g浓度为30％的氢氧化钠与106g浓度为69％的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵配制而成的混合物，淀粉浆温度达到40℃之前将混合物加完，温度达到40℃停止加热；用氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸钠三者质量比为0.3∶0.1∶1、浓度为20％的混合水溶液调节淀粉浆PH＝11.5；升温至49～50℃，反应4小时；氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸钠三者质量比为0.3∶0.1∶1、浓度为20％混合水溶液3.5ml，加0.06ml环氧氯丙烷混匀，再加到淀粉浆液中，反应4.5小时；将淀粉浆脱水，得到含水30％左右的湿淀粉，加入25.8g富马酸并混合均匀，升温至72～74℃，反应0.5小时，经冷却，粉碎，筛分，得本发明产品。
以上实施例所得产品粘度和粘度稳定性试验结果如表1至4：
表1本发明产品糊液在PH＝3.0时的粘度及粘度稳定性
Figure BSA00000545546400051
表2本发明产品糊液在PH＝5.0时的粘度及粘度稳定性
Figure BSA00000545546400061
表3本发明产品糊液在PH＝7.0时的粘度及粘度稳定性
Figure BSA00000545546400062
表4本发明产品糊液在PH＝9.0时的粘度及粘度稳定性

Claims (2)

1.一种高粘度阳离子淀粉的制备方法，其特征在于：
1)用清水将原淀粉配制成浓度为40～45％的淀粉浆，加入碱性催化剂与抑制剂的混合物，使淀粉浆PH＝10～12；
2)边加热边加入碱性活化剂与阳离子醚化剂的混合物，在淀粉浆温度达到40℃之前将混合物加完，温度达到40℃停止加热；
3)用碱性催化剂与抑制剂的混合物调整淀粉浆PH＝11～12，继续加热至淀粉浆温度达49～50℃，并保持此温度进行醚化反应1～5小时；
4)加入碱性交联剂，醚化与交联反应同时进行，反应1～6小时；
5)将淀粉浆脱水，得到含水30％左右的湿淀粉，加入酸化剂并混合均匀，在50～100℃条件下对淀粉进行酸化反应0.5～2小时，经冷却，粉碎，筛分，得高粘度阳离子淀粉。
2.根据权利要求1所述的高粘度阳离子淀粉的制备方法，其特征在于：
所述的碱性催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的混合物；
所述的抑制剂是硫酸钠、氯化钠中的一种或两种混合物，用量为原淀粉绝干量的4.0～12.0％；
所述的碱性催化剂与抑制剂的混合物是指碱性催化剂与抑制剂质量比为0.1～0.4∶1的水溶液；
所述的碱性活化剂是氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的混合物；
所述的阳离子醚化剂是3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，用量为原淀粉绝干量的3.0～10.0％；
所述的碱性活化剂与阳离子醚化剂的混合物，碱性活化剂与阳离子醚化剂摩尔比为0.8～1.2∶1；
所述的碱性交联剂是碱性催化剂与抑制剂的混合物与环氧氯丙烷体积比为5～50∶1的混合物，环氧氯丙烷用量为原淀粉绝干量的0.002～0.02％；
所述的酸化剂是富马酸、柠檬酸中一种，用量为原淀粉绝干量的1～8％。
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