CN102617799A - 一种淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，它包括以下步骤：在淀粉乳液中加入氧化剂、氢氧化钠，在30～80℃下进行氧化反应；再加入阳离子化试剂，在30～90℃下进行阳离子化反应；再将所得淀粉糊化冷却后，以丙烯酰胺、阳离子单体为混合接枝单体，加入引发剂，40～80℃的水相中进行接枝共聚反应，即得淀粉接枝共聚物，可用于纸张环压、耐破、挺度等的增强剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，属于高分子制备工艺技术领域。
背景技术
淀粉资源丰富，广泛用于食品、造纸、纺织、石油等行业，已成为一种重要的工业原材料，尤其是造纸行业，其应用比例居于首位。两性变性淀粉由于同时含有阴离子和阳离子基团，抗杂离子干扰作用强，可在较宽的pH值范围内使用，比仅含有阴离子基团或阳离子基团的单性变性产品具有更优越的使用性能。但与聚丙烯酰胺类助剂相比，两性淀粉在使用前需要加热糊化，生产时间较长，在较高浓度下以溶液形式储存时容易发生凝胶化，使用不方便；添加量大，助留效果差；淀粉分子链刚性强，其结构特性一定程度上限制了其作用效果。
淀粉接枝丙烯酰胺聚合物是以刚性链为骨架，接上柔性的聚丙烯酰胺支链，这种刚柔相济的大分子除了保持原聚丙烯酰胺的功能之外，还具有某些更为优异的性能，产品即具有多糖化合物分子间的作用力和反应性，也具有合成分子的机械与生物作用稳定性和线性链展开能力，可进一步改善淀粉衍生物在造纸工业中的应用效果。以淀粉接枝丙烯酰胺共聚来制备纸张增强剂，加入纸浆，在加强纤维间结合力的同时，增加了细小纤维的留着率，具有用量少，效果好等明显优点。同时改善了淀粉使用不方便的缺点，提高了淀粉的使用价值，扩大淀粉的应用范围。淀粉接枝丙烯酰胺聚合物的合成工艺简单，反应条件温和，原料来源广，生产成本低，是一种引人注目的造纸助剂。
近年来，淀粉接枝丙烯酰胺聚合物的制备方法一般是先对淀粉进行一定的变性处理，再与聚丙烯酰胺接枝共聚，尤以阳离子淀粉接枝丙烯酰胺研究最多。阳离子淀粉接枝丙烯酰胺在分子链上仅有阳离子基团，作为纸张增强剂其抗干扰能力较弱。两性淀粉接枝丙烯酰胺聚合物具有丰富的功能基团和网络化结构，具有更优异的性能。专利CN1182168C公开了一种两性淀粉接枝丙烯酰胺共聚物的制备方法，它是首先一步法合成两性淀粉，再以之为母体接枝丙烯酰胺，再对接枝链进行阳离子化。此一步法合成的两性淀粉分子量较大，将会影响最终产品的溶液贮存稳定性；阳离子化反应中存在游离的甲醛和二甲胺，影响产品的溶解性和储存稳定性，且生成的是叔胺基团，使用的pH值受到限制。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，该制备方法条件温和，所得产品增强效果好，适用范围广，贮存稳定性好。
本发明的一种淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将淀粉、氧化剂、氢氧化钠加入到水中，形成5％～30％的淀粉乳液，在30～80℃下进行氧化反应，反应时间0.5～3h；
(2)将上述所得氧化淀粉中加入阳离子化试剂，在30～90℃进行阳离子化反应，反应时间0.5～3h，阳离子化试剂质量为淀粉干基质量的4％～50％；
(3)接枝共聚反应，即将上述所得的淀粉糊化冷却后，以丙烯酰胺、阳离子单体为混合接枝单体，加入引发剂，在水相中40～80℃进行接枝共聚反应，反应时间0.5～4h，混合单体总质量为淀粉干基质量的30％～400％，阳离子单体质量为丙烯酰胺质量的10％～80％。
步骤1中所述的淀粉原料为玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉中的一种或一种以上。
步骤1中所述的氧化剂为次氯酸钠、高锰酸钾、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢中的一种或一种以上。
步骤2中所述的阳离子化试剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵或2，3-环氧丙基三甲基氯化铵。
步骤3中所述的阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、对-乙烯基苄基三甲基氯化铵中的一种或一种以上。
步骤3中所述的引发剂为硝酸铈铵、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钾/亚硫酸钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过硫酸铵/亚硫酸钠、过硫酸铵/亚硫酸氢钠中的一种。
本发明的技术首先使淀粉氧化，分子量变小，黏度降低，同时分子链上引入羧基阴离子，阳离子化成为两性淀粉；再在两性淀粉的基础上接枝丙烯酰胺、阳离子单体，使阳离子性得到进一步加强，也改善了淀粉的贮存稳定性。因此，本发明的创新点在于通过氧化的方式引入阴离子基团，降低了黏度，有利于后续反应的进行，也提高了产品的贮存稳定性，使产品可以以溶液状态贮存，使用方便；通过接枝共聚，引入丰富的功能基团，有利于增强效果的发挥。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明做进一步的详细说明。
实施例1：
将玉米淀粉、次氯酸钠、氢氧化钠依次加入水中，形成25％的淀粉乳液，在50℃下反应1h；然后加入淀粉质量10％的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，在50℃下反应1.5h；再糊化冷却后加入过硫酸钾/亚硫酸氢钠，加入淀粉质量40％的丙烯酰胺、淀粉质量20％的二甲基二烯丙基氯化铵，在60℃下反应1h，即得淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂。可根据实际情况调节其浓度、酸碱度，用于瓦楞原纸的增强剂，添加量为纸浆干重的1％时，环压增幅可达25％，耐破强度增幅可达30％以上。
实施例2：
将木薯淀粉、过硫酸铵、氢氧化钠依次加入水中，形成15％的淀粉乳液，在50℃下反应1h；然后加入淀粉质量20％的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，在70℃下反应2h；再加入过硫酸钾，加入淀粉质量2倍的丙烯酰胺、淀粉质量30％的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，在80℃下反应2h，即得淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂。可根据实际情况调节其浓度、酸碱度，用于文化用纸的增强剂，添加量为纸浆干重的0.5％时，抗张增幅可达35％，耐破强度增幅可达20％。
Claims (6)
1.一种淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将淀粉、氧化剂、氢氧化钠加入到水中，形成5％～30％的淀粉乳液，在30～80℃下进行氧化反应，反应时间0.5～3h；
(2)将上述所得氧化淀粉中加入阳离子化试剂，在30～90℃进行阳离子化反应，反应时间0.5～3h，阳离子化试剂质量为淀粉干基质量的4％～50％；
(3)接枝共聚反应，即将上述所得的淀粉糊化冷却后，以丙烯酰胺、阳离子单体为混合接枝单体，加入引发剂，在水相中40～80℃进行接枝共聚反应，反应时间0.5～4h，混合单体总质量为淀粉干基质量的30％～400％，阳离子单体质量为丙烯酰胺质量的10％～80％。
2.根据权利要求1所述的淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，其特征在于：在步骤1中，所述的淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，其特征在于：在步骤1中，所述的氧化剂为次氯酸钠、高锰酸钾、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，其特征在于：在步骤2中，所述的阳离子化试剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵或2，3-环氧丙基三甲基氯化铵。
5.根据权利要求1所述的淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，其特征在于：在步骤3中，所述的阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、对-乙烯基苄基三甲基氯化铵中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的淀粉接枝丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，其特征在于：在步骤3中，所述的引发剂为硝酸铈铵、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钾/亚硫酸钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过硫酸铵/亚硫酸钠、过硫酸铵/亚硫酸氢钠中的一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120801 |