CN102936290A - 一种乙酰化玉米淀粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种乙酰化玉米淀粉及其制备方法。该淀粉原料质量组成份数为：玉米原淀粉100份；乙酸乙烯酯8~9份；碳酸钾5~5.2份和无离子水250~350份。该制备方法采用本发明所述原料质量组成和以下工艺：（1）.把玉米原淀粉和无离子水制成淀粉悬浮液，放置微波反应器中，在微波功率480~500W、温度48~52℃下反应10~12min，同时滴加乙酸乙烯酯和浓度3%的碳酸钾溶液；（2）用0.1mol/L的盐酸溶液调节pH值至6.5~7，过滤，滤饼以50/50（V/V）的乙醇/水溶液洗涤2-3次，再用无水乙醇洗涤2-3次，将滤饼在60℃下烘干、粉碎、过65目分样筛，再于60℃下烘干至恒重即得。

Description

一种乙酰化玉米淀粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及纺织用变性淀粉浆料技术，具体为一种乙酰化玉米淀粉及其制备方法。 

背景技术

淀粉作为经纱上浆的主浆料，来源非常广泛，且价格低廉，但调浆手续麻烦、上浆性能也不能令人满意。PVA的出现，解决了疏水性纤维的上浆问题，其卓越的成膜性能被认为是经纱上浆的一次革命。但PVA难以降解，对环境造成污染，被认为是不洁浆料。因此，解决上浆性能与环境污染的矛盾已成为业界及学者们关注的焦点。由于淀粉资源丰富，易于降解，人们可利用淀粉大分子结构上的特点，对淀粉进行化学或物理变性，改善淀粉的实用性能。取代PVA的一条思路就是对淀粉进行变性处理，以达到单独或与丙烯酸类浆料混合使用，革除PVA的目的（参见武海良，基于微波场中的淀粉固相接枝浆料研究［D］.天津工业大学，2003.12）。 

乙酰化淀粉又称醋酸酯淀粉或醋酸淀粉，是酯化淀粉中最重要的一个品种。其特点是糊的凝沉性低，对酸、碱、热的稳定性高，糊的透明度高，冻溶稳定性好；分子间不易形成氢键，抗老化性能好，主要用于增稠剂、稳定剂、黏结剂和制食用淀粉膜。目前欧美、日本等国生产的乙酰化淀粉主要为低取代度的产品，应用于食品、造纸、纺织和其他工业。在纺织行业中，醋酸酯淀粉主要用于天然纤维纱和化纤混纺纱上浆，一般与合成浆料的混用质量比例在10~30%之间，若是采用质量优良醋酸酯淀粉，并配以合理的调浆工艺与严格的操作与管理，其混用质量比例可达到50~60%。醋酸酯淀粉可作为主体浆料使用，与丙烯酸类浆料、聚乙烯醇浆料混合，具有良好的贴伏毛羽的效能，很适宜于喷气织机织造的要求（参见周永元，纺织浆料学［M］.中国纺织出版社，2004.2）。乙酰化淀粉一般用酸酐或乙酸乙烯在碱性条件下作用于淀粉乳而制做，用3%的碱调节反应体系pH值，反应结束后用盐酸中 和至pH6.5～pH7.0，然后离心、洗涤、干燥、制得成品。目前，乙酰化淀粉的制备多采用水浴法或电热套加热法，反应耗时长、效率低;同时，长时间加热也会对淀粉结构产生一定程度破坏。近些年，微波加热法开始在有机合成领域广泛研究和应用，获得了较好的效果。 

微波是频率在300MHz~300GHz范围，波长从1mm到1m左右的电磁波。其高频对极性介质进行作用，带电粒子的转动或移动速度很快，可促进单体或反应液快速升温，且加热均匀，避免了传统加热方式加热速度慢、受热不均匀等缺点。由于微波频率与化学基团的转振动频率接近，因此可以使分子构象发生改变，活化某些基团，而对大分子链无损伤，大大加快反应速度（参见金钦汉等，微波化学［M］.科学出版社，1999.10）。目前微波辐射技术在淀粉改性上的应用成为近期国内外研究热点。微波反应作用非常复杂，对有机化学反应的作用，不但有热效应还可以改变反应的动力学性质，降低反应的活化能，淀粉在微波辐照下，发生热效应和电磁效应。淀粉内部无温度梯度加热，在微波场中，淀粉分子做有序高频振动，相互碰撞、摩擦，产生热能使淀粉升温，和其他化学物质发生反应，生成变性淀粉（参见王清成等，微波固相加热法淀粉磷酸酯合成新工艺研究［J］.化学通报，2003）。与传统加热进行化学反应相比微波辐射相比具有加热速度快、缩短反应进行时间，提高反应效率，优化反应操作体系等诸多特点。但在此之前的研究多使用家用微波炉，缺乏常规化学合成必要的搅拌、除氧、回流、滴加、分水等装置，因此制备效果并不理想，又由于无法控制温度，因此反应过程难以控制，可重复性差，并且造成反应物挥发严重，严重时甚至有发生火灾的危险（参见李冬梅等，微波场中土豆淀粉丙烯酸接枝浆料的制备及性能［J］.棉纺织技术，2004.1）。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供一种乙酰化玉米淀粉及其制备方法。该淀粉具有粘度低、流动性高，溶胀性能好、糊液透明度高，稳定性高，抗老化性强；对涤棉混纺纱粘附力高，成膜性好，浆膜强韧等优点，浆纱性能优越。该淀粉由于是在微波场中制备，具有节能省时、 反应效率高、反应条件缓和、便于产物分离、过程易控制、可重复性高，且生产过程中无污染，安全性高等特点。 

本发明解决所述淀粉技术问题的技术方案是，设计一种乙酰化玉米淀粉，其特征在于该淀粉的原料质量组成份数为：玉米原淀粉100份；乙酸乙烯酯8~9份；碳酸钾5~5.2份和无离子水290~310份；该淀粉的取代度为0.09~0.1。 

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是，设计一种乙酰化玉米淀粉的制备方法，该制备方法采用本发明所述乙酰化玉米淀粉的原料质量组成和以下工艺步骤： 

（1）微波辅助法制备乙酰化玉米淀粉： 

把所述份数的玉米原淀粉和无离子水制成淀粉悬浮液，转移至250mL两口烧瓶中，将烧瓶放置在微波反应器中，接通冷凝回流装置，打开磁力搅拌，设置微波输出功率480~500W，在温度48~52℃下反应10~12min，同时通过恒压滴液漏斗缓慢滴加酯化剂乙酸乙烯酯和催化剂浓度3%的碳酸钾溶液； 

（2）产物的分离：反应结束后，关闭微波，将产物取出，用0.1mol/L的盐酸溶液调节pH值至6.5~7，过滤，滤饼以无离子水洗涤2-3次，再用无水乙醇洗涤2-3次，将滤饼在60℃下烘干、粉碎、过65目分样筛，再于60℃下烘干至恒重，即得到粉末状的乙酰化玉米淀粉。 

与现有技术相比，本发明的创新点主要有以下两方面： 

1.本发明采用微波辅助法制备乙酰化淀粉，与传统水浴法相比，反应速率提高了数十倍，具有生产效率高、用时短、能耗低，生产过程环保无污染的优点。此外，以往微波辅助法制备乙酰化淀粉虽有研究，但大部分采用家用微波炉，或在恒定的功率下进行，存在反应体系温度不可控的问题，虽能加快酯化反应速率，但也会因内部温度过高而导致淀粉糊化甚至焦化，反应过程不可控，重现性差。本发明首次使用MCR-3微波化学反应器制备乙酰化淀粉，反应温度可以通过自动调节输出功率来实现智能化控制，并在此基础上讨论了微波场中反应温度对乙酰化效果的影响。制备工艺过程可控性大大增强，重现性高，该技术可以用于大规模乙酰化淀粉的生产，为微波制备乙 酰化淀粉的工业化生产提供新的思路。 

2.在应用方面，本产品由于是在微波场中合成，因此在微波辐照变性（物理变性）与乙酰化改性（化学变性）的共同作用下，理化性能得到了显著的提升，不仅产品的粘度低，稳定性好，而且水溶性，膨胀性，抗老化性都有了明显的改善，这一系列理化性能的改善最终成为淀粉浆用性能提高的内在原因。浆纱实验结果表明，当取代度处于0.09~0.1时，本发明的乙酰化淀粉，浆纱性能包括断裂伸长，断裂强度比原淀粉有了明显的提高，而毛羽贴服率，耐磨性能等指标则接近于PVA，并以耐磨性的增强尤为显著。由于浆纱的耐磨性受浆液的渗透性，被覆与成膜性，毛羽贴伏性，以及浆纱的强伸性等诸多方面的因素的影响，所以它综合反应出了浆液对纱线的粘附能力以及浆纱的内在情况。故而浆纱的耐磨次数直接影响浆纱的可织性，被认为是最重要的浆纱质量指标。 

综合以上结果表明，本发明乙酰化淀粉应用于涤/棉型纱上浆中，其浆纱质量明显改善，是一种性能优异、造价低廉、便于生产，并对环境无害的绿色环保浆料。在替代PVA方面具有极大的潜力。 

附图说明

图1为本发明乙酰化淀粉一种实施例与原淀粉的红外光谱对比图；其中，曲线A为原淀粉红外谱图；曲线B为本发明乙酰化淀粉红外谱图； 

图2为本发明乙酰化淀粉一种实施例与原淀粉的冷场发射扫描电镜图像，其中， 

图2（1）为原淀粉的颗粒放大2000倍后的FESEM图像； 

图2（2）为原淀粉的颗粒放大9000倍后的FESEM图像； 

图2（3）为本发明乙酰化淀粉的颗粒放大2000倍后的FESEM图像； 

图2（4）为本发明乙酰化淀粉的颗粒放大9000倍后的FESEM图像； 

图3为本发明乙酰化淀粉一种实施例与原淀粉的X-射线衍射谱图；其中，曲线A为原淀粉X-射线衍射谱图；曲线B为本发明乙酰化淀粉X-射线衍射谱图； 

图4为本发明乙酰化淀粉一种实施例的浆纱与原纱、原淀粉浆纱和PVA 浆纱的外观对比图，其中， 

图4(1)为涤/棉(T/C 65/35)原纱图； 

图4(2)为原淀粉浆纱图； 

图4(3)为PVA浆纱图； 

图4(4)为本发明乙酰化淀粉浆纱图； 

图5为原淀粉浆纱在A-DATA2071.TM抱合试验机上摩擦不同次数后的浆纱外观效果图，其中， 

图5(1)为原淀粉浆纱耐磨0次后的浆纱外观效果图； 

图5(2)为原淀粉浆纱耐磨50次后的浆纱外观效果图； 

图5(3)为原淀粉浆纱耐磨100次后的浆纱外观效果图； 

图5(4)为原淀粉浆纱耐磨150次后的浆纱外观效果图； 

图5(5)为原淀粉浆纱耐磨200次后的浆纱外观效果图； 

图5(6)为原淀粉浆纱耐磨250次后的浆纱外观效果图； 

图6为PVA浆纱在A-DATA2071.TM抱合试验机上摩擦不同次数后的浆纱外观效果图，其中， 

图6(1)为PVA浆纱耐磨0次后的浆纱外观效果图； 

图6(2)为PVA浆纱耐磨50次后的浆纱外观效果图； 

图6(3)为PVA浆纱耐磨100次后的浆纱外观效果图； 

图6(4)为PVA浆纱耐磨150次后的浆纱外观效果图； 

图6(5)为PVA浆纱耐磨200次后的浆纱外观效果图； 

图6(6)为PVA浆纱耐磨250次后的浆纱外观效果图； 

图7为本发明乙酰化淀粉一种实施例的浆纱在A-DATA2071.TM抱合试验机上摩擦不同次数后的浆纱外观效果图，其中， 

图7(1)为本发明乙酰化淀粉浆纱耐磨0次后的浆纱外观效果图； 

图7(2)为本发明乙酰化淀粉浆纱耐磨50次后的浆纱外观效果图； 

图7(3)为本发明乙酰化淀粉浆纱耐磨100次后的浆纱外观效果图； 

图7(4)为本发明乙酰化淀粉浆纱耐磨150次后的浆纱外观效果图； 

图7(5)为本发明乙酰化淀粉浆纱耐磨200次后的浆纱外观效果图； 

图7(6)为本发明乙酰化淀粉浆纱耐磨250次后的浆纱外观效果图。 

具体实施方式：

下面结合实施例及附图来进一步叙述本发明。 

本发明设计的一种乙酰化玉米淀粉（简称乙酰化淀粉或淀粉，参见图1-7），其特征在于该淀粉的原料质量组成份数为：玉米原淀粉100份；乙酸乙烯酯8~9份；碳酸钾5~5.2份和无离子水290~310份。 

本发明乙酰化淀粉的结构表征及理化性质分析如下（参见图1-3）。 

原淀粉缔合羟基O—H键的伸缩振动在红外光谱图（参见图1）中3400~3200cm^-1处表现为一宽而强的吸收峰，2930cm^-1处为淀粉碳链骨架C—H键对称振动吸收峰，1152~1015cm^-1为淀粉醚键C—O—C反对称伸缩振动吸收峰（参见P.Lanthong,R.Nuisin,S.Kiatkamjornwong，Graftcopolymerization,characterization,and degradation of cassava starch-g-acrylamide/itaconic acid superabsorbents.［J］.Carbohydrate Polymer.SCI,2006.10；P.Lanthong,R.Nuisin,S.Kiatkamjornwong，木薯淀粉接枝丙烯酰胺/衣康酸高吸水性树脂的制备，表征及降解性能分析.［J］.碳水化合物.SCI,2006.10）。通过乙酰化淀粉与原淀粉红外光谱的对比发现，乙酰化淀粉在1731cm^-1处出现C=O键型的伸缩振动吸收峰，在1380cm^-1处出现甲基—CH₃的弯曲振动吸收峰，在1248cm^-1处出现了C—O单键的伸缩振动吸收峰（参见Navdeep Singh Sodhi,Narpinder Singh，Characteristics of acetylated starchesprepared using starches separated from different rice cultivars［J］.Journal of FoodEngineering.SCI,2005.9；Navdeep Singh Sodhi,Narpinder Singh，从不同品种大米中分离淀粉制备的乙酰化淀粉特性研究［J］.食品工程.SCI,2005.9）。以上特征峰的出现表明在玉米原淀粉大分子上已经引入了乙酰基团。 

图2分别为原淀粉，乙酰化淀粉颗粒放大2000倍及9000倍的冷场发射扫描电镜图。由图2扫描电镜图可以看出，玉米原淀粉颗粒的形状多为圆形、棱角形、多边形等，表面平滑、规整。与原淀粉相比，乙酰化淀粉颗粒形貌并未发生大的改变，这是因为淀粉的取代反应主要发生在凝胶相内（无定形相）或微晶的表面，而淀粉晶态相由于堆砌紧密很难被化学试剂渗入，故乙 酰化不会引起团粒形貌的显著变化。部分醋酸酯淀粉颗粒规则度下降，出现凹凸不平，少数颗粒表面出现孔洞，可能是被碱腐蚀留下的痕迹（参见魏彦杰，采用环境友好工艺制备两种醋酸醋淀粉及其性能比较研究［D］.西南大学，2010.5）。 

图3为原玉米淀粉，乙酰化淀粉的X-射线衍射谱图。由图3可以看出，玉米淀粉在2θ为15.0°、17.1°、17.8°和23.0°处有较强的衍射峰，表明玉米淀粉属于典型的A型结晶结构。之前的研究结果表明，微波会使B型淀粉转变为A型，但不会使A型淀粉的结晶类型发生改变，而经过微波处理后，A型淀粉结晶度提高。这是由于微波处理过程中淀粉内部分子处于非常活跃的状态,其中链淀粉分子和支淀粉分子发生迁移,链淀粉分子与周围的链淀粉分子、支淀粉分子末端（支淀粉即支链淀粉，支淀粉分子为树状结构，由主链（C链）生出支链（B链），再由支链生出支链（A链），A链即链的末端，结构上与直链淀粉相似，易与直链淀粉或其它支链淀粉末端在氢键作用力下发生缔合，彼此平行排列，堆叠形成紧密有序的晶格结构）、支淀粉分子与支淀粉分子末端相互缠绕形成双螺旋结构,导致分子排列更加有序、结晶性更强（参见宁芯，程学勋，赵思明等，微波对大米淀粉物化特性的影响［J］.华中农业大学学报.,2009.3）。 

在乙酰化淀粉的衍射图（图3）中，在2θ分别为15.0°、17.2°、17.9°和22.9°处的衍射峰依然存在，说明乙酰化淀粉的晶型未发生变化，仍为A型。这与之前的研究结果相吻合。通过MDI-Jade软件，结合张本山法，计算可得玉米原淀粉结晶度为27.9°，而本发明乙酰化淀粉的结晶度不但没有提高，反而略有降低，为25.1°。由于乙酰基的引入带来空间位阻效应，增加了淀粉大分子的空间阻碍，阻碍了微波场中淀粉大分子链的取向运动，分子间不易平行排列，阻碍了新的微晶组织的生成，故结晶度没有提高。又由于在乙酰化反应过程中，随着淀粉团粒被破坏，以及引入的乙酰基使得淀粉大分子上羟基之间的作用减弱，导致淀粉分子间和分子内氢键作用力减弱，从而弱化了淀粉的晶格结构。同时，乙酰基的存在使无定形区淀粉链间距离的伸张，进而导致结晶区内链间距离增大，少量反应试剂渗透入晶区进行反 应，淀粉团粒内长程有序的双螺旋结构遭到一定程度的破坏，结果造成结晶度下降（参见Cherif Ibrahima Khalil Diop,Hai Long Li，Bi Jun Xie，John Shi，Impact of the catalytic activity of iodine on the granule morphology,crystallinestructure,thermal properties and water solubility of acetylated corn(Zea mays)starch synthesized under microwave assistance［J］.Industrial Crops andProducts.SCI,2011.3；Cherif Ibrahima Khalil Diop,Hai Long Li，Bi Jun Xie，JohnShi，碘催化活性对微波辅助法制备乙酰化玉米淀粉团粒形态，晶态结构，热力学性能和水溶性的影响［J］.工业作物与制品.SCI,2011.3）。由于酯化反应主要发生在无定形区以及微晶表面，故不会对晶区造成大的破坏，因此乙酰化淀粉结晶度虽有下降，但不明显。 

图1，图2和图3的分析结果表明，本发明制备方法完成了原淀粉在微波场中的乙酰化反应，在淀粉大分子上引入了乙酰基团，淀粉的结晶度有所下降，并且团粒结构受到了一定程度的破坏。由于乙酰基团的引入，在很大程度上改变了乙酰化淀粉的理化性能，如提高了溶解性、膨胀性，改善了流变性能、粘度特性、糊液稳定性、抗老化回升能力，以及粘附性能等，而这些性能的提高也是乙酰化淀粉的浆纱性能相较于玉米原淀粉得到极大改善的内在原因。 

本发明同时设计了乙酰化玉米淀粉的制备方法（简称制备方法），该制备方法采用本发明所述乙酰化玉米淀粉的原料质量份数组成和以下工艺步骤： 

（1）微波辅助法制备乙酰化玉米淀粉：按照所述份数的玉米原淀粉（简称原淀粉）和无离子水制成淀粉悬浮液，转移至250mL两口烧瓶中，再将烧瓶安置在微波反应器中，接通冷凝回流装置，打开磁力搅拌；设置好微波输出功率，反应温度，时间等变量后，开启微波，实施例在480~500W的微波功率下反应10~12min,反应温度48~52℃，同时通过恒压滴液漏斗缓慢滴加酯化剂乙酸乙烯酯和催化剂浓度3%的碳酸钾溶液。 

（2）产物的分离：反应结束后，关闭微波，将产物取出，用0.1mol/L的盐酸溶液调节反应液的pH值至6.5~7，过滤，滤饼以无离子水洗涤2-3次， 再用无水乙醇洗涤2-3次，将滤饼在60℃下烘干，粉碎，过65目分样筛，再于60℃下烘干至恒重，得到粉末状的本发明乙酰化玉米淀粉。 

本发明对乙酰化玉米淀粉的取代度进行了测定。乙酰化玉米淀粉取代度的测定方法主要参照中华人民共和国纺织常用变性淀粉浆料行业标准（参见FZ/T 15001-2008[S].中华人民共和国国家发展和改革委员会，2008.9）。本发明淀粉的取代度为0.09~0.1。 

本发明乙酰化玉米淀粉制备方法实验仪器设备包括：MCR-3微波化学反应器，DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器，SHB-Ш循环水式多用真空泵，鼓风电热干燥箱，ZD-85数显气浴恒温振荡器，FA2004N电子分析天平。本发明制备方法所用的仪器设备为常规仪器设备，成本低，操作方便，技术成熟，适用于工业化推广应用。 

为了说明乙酰化淀粉对于涤/棉混纺纱的粘附力，本发明对用乙酰化淀粉上浆后的涤/棉（T/C 65/35）混纺粗纱的粘附力进行了测试，其上浆与测试方法为： 

将粗纱条轻轻地绕在铝合金框架上，（注意绕粗纱条时不能使其有伸长）待用。在2000ml烧杯内加入一定量的蒸馏水，用淀粉浆料制成1%浓度的浆液，加盖后放入95℃恒温水浴锅中调温30min。使浆液温度升到95℃，保温一小时，待用。将准备好的试样及框架浸入浆液中，同时按下秒表计时，浸渍5min时即将框架提出，挂起自然晾干。将已晾干的试样从框架下剪下，在恒温，恒湿室内（相对湿度65%，20℃）放置24h，然后在断裂强力仪上测试测试粗纱的断裂强力。 

为了对比乙酰化玉米淀粉与原玉米淀粉、PVA浆液的粘附性能，本发明分别对以原淀粉，PVA上浆后的涤/棉（T/C 65/35）混纺粗纱的粘附力进行了测试。除配方中乙酰化淀粉分别用原淀粉、PVA替代外，其余条件同乙酰化淀粉。 

本发明使用ASS3000型全自动小样单纱上浆机对乙酰化淀粉进行涤/棉（T/C 65/35）混纺细纱的上浆实验，并对浆纱的强度、伸长、耐磨、毛羽等性能进行测试。其上浆方法为：用蒸馏水配置含固率为6%的浆料，加热至 95℃保温1小时，得到上浆用浆液，在ASS3000型全自动小样单纱上浆机上进行上浆实验，浆纱机主要参数为：上浆温度90℃，车速35m/min，烘箱温度80℃，压浆辊压力0.2mpa。得到可进行测试的浆纱并测试其性能。 

为了对比乙酰化淀粉与PVA、原玉米淀粉浆纱的性能，本发明同时对用PVA、原玉米淀粉上浆后的浆纱进行测试。除配方中乙酰化淀粉分别用PVA及原淀粉替代外，余同乙酰化淀粉。 

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅是为了进一步详细说明本发明，不限制本发明的权利要求。 

实施例1 

称取30g玉米淀粉，以一定体积的无离子水配置质量分数25%的淀粉悬浮液，转移至250mL两口烧瓶中，将烧瓶安置在MCR-3微波化学反应器中，接通冷凝回流装置，打开磁力搅拌。设置好微波输出功率，反应温度，时间等变量后，开启微波，在50℃下反应12min，同时通过恒压滴液漏斗缓慢滴加酯化剂乙酸乙烯酯VAc 2.9mL和催化剂浓度3%的K₂CO₃溶液51.2mL。 

反应结束后，关闭微波，将产物取出，用0.1mol/L的盐酸溶液调节pH值至6.5~7，过滤，滤饼以无离子水洗涤两次，再用无水乙醇洗涤两次，将滤饼在60℃下烘干，粉碎，过65目分样筛，再于60℃下烘干至恒重，即得到粉末状的本发明乙酰化玉米淀粉。 

乙酰化效果检验：参照上节中乙酰化淀粉取代度的测定方法测定相关参数。本实施例经计算的取代度及反应效率数据列于表1，结构表征参见图1、图2和图3。 

实施例2 

称取30g玉米淀粉，以一定体积的无离子水配置质量分数25%的淀粉悬浮液，转移至250mL两口烧瓶中，将烧瓶安置在MCR-3微波化学反应器中，接通冷凝回流装置，打开磁力搅拌。设置好微波输出功率，反应温度，时间等变量后，开启微波，在60℃下反应12min，同时通过恒压滴液漏斗缓慢滴加酯化剂乙酸乙烯酯VAc 2.9mL和催化剂浓度3%的K₂CO₃溶液51.2mL，余同实施例1。 

本实施例经计算的取代度及反应效率列于表1。 

实施例3 

称取30g玉米淀粉，以一定体积的无离子水配置质量分数25%的淀粉悬浮液，转移至250mL两口烧瓶中，将烧瓶安置在MCR-3微波化学反应器中，接通冷凝回流装置，打开磁力搅拌。设置好微波输出功率，反应温度，时间等变量后，开启微波，在50℃下反应20min，同时通过恒压滴液漏斗缓慢滴加酯化剂乙酸乙烯酯VAc 2.9mL和催化剂浓度3%的K₂CO₃溶液51.2mL，余同实施例1。 

本实施例经计算的取代度及反应效率列于表1。 

实施例4 

称取30g玉米淀粉，以一定体积的无离子水配置质量分数25%的淀粉悬浮液，转移至250mL两口烧瓶中，将烧瓶安置在MCR-3微波化学反应器中，接通冷凝回流装置，打开磁力搅拌。设置好微波输出功率，反应温度，时间等变量后，开启微波，在50℃下反应12min，同时通过恒压滴液漏斗缓慢滴加酯化剂乙酸乙烯酯VAc 4.3mL和催化剂浓度3%的K₂CO₃溶液51.2mL，余同实施例1。 

本实施例经计算的取代度及反应效率列于表1。 

实施例5 

称取30g玉米淀粉，以一定体积的无离子水配置质量分数25%的淀粉悬浮液，转移至250mL两口烧瓶中，将烧瓶安置在MCR-3微波化学反应器中，接通冷凝回流装置，打开磁力搅拌。设置好微波输出功率，反应温度，时间等变量后，开启微波，在50℃下反应12min，同时通过恒压滴液漏斗缓慢滴加酯化剂乙酸乙烯酯VAc 2.9mL和催化剂浓度3%的K₂CO₃溶液64mL，余同实施例1。 

本实施例经计算的取代度及反应效率列于表1。 

表1实施例1与实施例2~5的取代度和反应效率比较 

实施例6 

在2000mL烧杯内加入1980mL蒸馏水，20g取代度为0.09~0.01的乙酰化淀粉浆料制成1%浓度的浆液，加盖后放入95℃恒温水浴锅中调温30min，加热与保温过程中持续搅拌，搅拌转速125~150r/min。使浆液温度升到95℃，保温一小时，待用。 

将准备好的试样及框架浸入浆液中，同时按下秒表计时，浸渍5min时即将框架提出，挂起自然晾干。 

将已晾干的试样从框架下剪下，在恒温，恒湿室内（相对湿度65%，20℃）放置24h，然后在断裂强力仪上测试测试粗纱的断裂强力。测试结果为76.8N。 

对比例1 

为了说明乙酰化淀粉对涤/棉混纺纱的粘附效果，本发明同时对原淀粉浆液做了粗纱粘附力实验。除配方中乙酰化淀粉用原淀粉替代外，余同实施例6。测试结果为62.9N。 

对比例2 

为了说明乙酰化淀粉对涤/棉混纺纱的粘附效果，本发明同时对PVA浆液做了粗纱粘附力实验。除配方中乙酰化淀粉用PVA替代外，余同实施例6。测试结果为73.5N。 

实施例6与对比例1、对比例2对比说明，本发明乙酰化淀粉对涤/棉混 纺纱的粘附力远高于未改性的原玉米淀粉，也略高于PVA浆料，可以克服PVA浆料对疏水性纤维粘附性不足的缺点。 

实施例7 

用蒸馏水配置含固率为6%的乙酰化淀粉浆料，加热至95℃保温1小时，得到上浆用浆液。在ASS3000型全自动小样单纱上浆机上进行上浆实验，浆纱机主要参数为：上浆温度90℃，车速35m/min，烘箱温度80℃，压浆辊压力0.2mpa，即得到可进行测试的浆纱并测试其性能。 

测试结果参见表2，浆纱外观参见图4（4），浆纱耐磨外观参见图7（1）-7（6）。 

对比例3 

为了对比本发明乙酰化淀粉与原淀粉浆纱的性能，本发明同时对用原淀粉上浆后的浆纱进行测试。除配方中乙酰化淀粉用原淀粉替代外，余同实施例7。测试结果参见表2，浆纱外观参见图4（2），浆纱耐磨外观参见图5（1）-5（6）。 

对比例4 

为了对比本发明乙酰化淀粉与PVA浆纱的性能，本发明同时对用PVA上浆后的浆纱进行测试。除配方中乙酰化淀粉用PVA替代外，余同实施例7。测试结果参见表2，浆纱外观参见图4（3），浆纱耐磨外观参见图6（1）-6（6）。 

表2实施例7、对比例3、对比例4浆纱性能参数比较 

通过图4（4）与图4（1）、图4（2）、图4（3）相比较，PVA浆料的成膜性最佳，本发明乙酰化淀粉浆料的成膜性比PVA略差，但好于原淀粉。通过图5（1）-5（6）与图6（1）-6（6）及图7（1）-7（6）相比较，在经过相同磨擦次后，PVA浆纱产生的毛羽数量最少，原淀粉毛羽数量最多，纱线被破坏的情况也最严重，本发明乙酰化淀粉浆纱的受损程度略大于PVA，但明显小于原淀粉。 

表2表明当取代度在0.09~0.01时，本发明乙酰化淀粉浆纱性能较未变性的原淀粉浆纱性能有了极大的提高，部分性能指标与PVA浆纱接近，并以耐磨性的增强和毛羽降低率的增大最为显著。这是由于微波辐照与乙酰化改性对淀粉的理化性质产生双重改善作用的结果。第一，在微波场中，淀粉大分子发生高频振动，造成分子链断裂，淀粉发生了一定程度的降解，短小的链淀粉和支淀粉更容易从团粒中溶出，提高了淀粉的流动性，浆料的渗透作用增加，增强了纱线内部纤维之间的粘合胶层的强度，因而改善了浆纱的强力和耐磨等机械性能。第二，由于引入乙酰基是含氧基团，有一定的亲水性，它改善了淀粉浆料的水溶性，使得水化的醋酸酯淀粉大分子链节更容易向纤维表面，扩散，浸润；乙酰基的氧原子可以通过未共用电子对与棉纤维的羟基结合形成氢键，而其带有的烷基，又可以通过范式力，与涤纶纤维中的酯基结合，根据相似相容的原理，它对这两类纤维都有好的亲和力，因而提高了粘附性，成膜性提高。又由于乙酰化淀粉的膨润力和糊化性能增强，浆料更易向纤维表面扩散，一定的粘度也有利于淀粉的成膜，纱线被覆性增强，故毛羽贴服率提高。第三，由于乙酰基的引入减少了淀粉大分子间的氢键缔合，分子间作用力减弱，主链内旋的阻滞作用减小，自主运动能力强，故淀粉大分子转动更加灵活，柔顺性提高，起到了增塑的作用，因此增强了浆膜的韧性，使强伸性增加。同时由于浆膜柔韧性提高，经外力摩擦不易碎裂，因而耐磨性增强。浆纱性能测试结果表明，本发明乙酰化淀粉的浆纱性能指标比原淀粉有极大的改善，在成膜性和对涤棉纤维的亲和性上有了显著的提高，其中毛羽和耐磨指标已经接近PVA，证明本发明乙酰化淀粉可全部或部分地 替代PVA，是一种极具潜力的新型绿色环保浆料。 

Claims (2)

1.一种乙酰化玉米淀粉，其特征在于该淀粉的原料质量组成份数为：玉米原淀粉100份；乙酸乙烯酯8~9份；碳酸钾5~5.2份和无离子水290~310份；该淀粉的取代度为0.09~0.1。

2.一种乙酰化玉米淀粉的制备方法，该制备方法采用权利要求1所述乙酰化玉米淀粉的原料质量组成和以下工艺步骤：

（1）微波辅助法制备乙酰化玉米淀粉：把所述份数的玉米原淀粉和无离子水制成淀粉悬浮液，转移至250mL两口烧瓶中，将烧瓶放置在微波反应器中，接通冷凝回流装置，打开磁力搅拌，设置微波输出功率480~500W，在温度48~52℃下反应10~12min，同时通过恒压滴液漏斗缓慢滴加酯化剂乙酸乙烯酯和催化剂浓度3%的碳酸钾溶液；

（2）产物的分离：反应结束后，关闭微波，将产物取出，用0.1mol/L的盐酸溶液调节pH值至6.5~7，过滤，滤饼以无离子水洗涤2-3次，再用无水乙醇洗涤2-3次，将滤饼在60℃下烘干、粉碎、过65目分样筛，再于60℃下烘干至恒重，即得到粉末状的乙酰化玉米淀粉。

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