CN103068855B - 制备淀粉颗粒的稳定分散体的方法 - Google Patents

Abstract

在一种或多种实施方式中，本申请提供制备淀粉颗粒在水性液体中的分散体的方法。在一种或多种实施方式中，该方法包括将进料淀粉和水性液体引入到转子定子混合机中，使在转子定子混合机中的所述进料淀粉和所述水性液体保持在从凝胶温度至小于溶解温度的温度，和用转子定子混合机将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒以形成淀粉颗粒在水性液体中的分散体。在一种或多种实施方式中，通过该方法制得的淀粉颗粒的平均粒度直径不大于2微米，该分散体含有20至65wt%的淀粉颗粒，基于所述分散体的总重量。

Description

制备淀粉颗粒的稳定分散体的方法

技术领域

本申请的实施方式涉及制备淀粉的方法；更特别地，实施方式涉及制备淀粉颗粒的稳定分散体的方法。

背景技术

合成胶乳是用于涂料工业的涂料粘结剂系统中的重要组分。用于这些应用的合成胶乳通常具有高固含量(48-58wt%的固体)和低粘度，这使得合成胶乳在纸涂料工艺中容易处理，具有良好的可操作性和稳定性。合成胶乳也使得所得涂料具有优越的粒度控制，粘弹性控制(例如，玻璃化转变温度(Tg)和模量)，以及干强度和湿强度。

除了合成胶乳之外，淀粉也可以用于在纸涂料工业中使用的涂料的粘结剂系统。例如，淀粉已经用作在纸涂料工业中使用的涂料的粘结剂系统中合成胶乳的部分替代品。在其优点之中，淀粉是相对低成本的材料，该材料具有优越的保持水的能力和增稠性质同时为所得涂料提供刚度、多孔性和耐粘连性。但是，淀粉在这些应用中存在限制。这些限制包括在应用过程中的差的可操作性和涂料组合物的差产品性能，特别是当胶乳替代品的含量增加时。

为克服这些调整，对于纸涂料工业尤其有利的是，开发具有以下特征的淀粉产品，该产品可以高固含量(45-65wt%)制备同时保持类似于合成胶乳的2000cP或更小的低粘度，并且优选地具有的平均粒度直径不大于2微米。

发明内容

本申请的一种或多种实施方式包括制备淀粉颗粒在水性液体中的稳定分散体的方法。在一种或多种实施方式中，该方法包括将进料淀粉和水性液体引入到转子定子混合机中，使在转子定子混合机中的所述进料淀粉和所述水性液体保持在从进料淀粉的凝胶温度至小于增溶温度的温度，和用转子定子混合机将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒以形成淀粉颗粒在水性液体中的稳定分散体。

在一种或多种实施方式中，将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒产生平均粒度直径不大于2微米的淀粉颗粒。淀粉颗粒的其它平均粒度直径也是可以的。例如，在一种或多种实施方式中，将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒产生平均粒度直径不大于1微米的淀粉颗粒。在另一个实例中，在一种或多种实施方式中，将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒产生平均粒度直径为10至200纳米的淀粉颗粒。

在一种或多种实施方式中，将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒包括形成含有20至65wt%的所述淀粉颗粒的分散体，基于所述分散体的总重量。在一种或多种实施方式中，将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒包括形成含有35至55wt%的所述淀粉颗粒的分散体，基于所述分散体的总重量。在一种或多种实施方式中，将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒包括形成含有45至55wt%的所述淀粉颗粒的分散体，基于所述分散体的总重量。在一种或多种实施方式中，将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒包括形成含有48至55wt%的所述淀粉颗粒的分散体，基于所述分散体的总重量。

在一种或多种实施方式中，淀粉颗粒在不存在交联剂的情况下剪切。在一种或多种实施方式中，将进料淀粉剪切成淀粉颗粒在不存在表面活性剂和/或交联剂的情况下进行。在一种或多种实施方式中，将进料淀粉剪切成淀粉颗粒在表面活性剂和/或交联剂的存在下进行。在一种或多种实施方式中，除了产生淀粉颗粒之外，剪切进料淀粉还产生具有起始分子量的可溶性淀粉，其中可溶性淀粉可以从起始分子量降低至小于起始分子量的最终分子量。在一种或多种实施方式中，降低所述可溶性淀粉包括将所述可溶性淀粉从起始分子量酶降低至小于该起始分子量的最终分子量。

在一种或多种实施方式中，在25℃保持至少24小时(例如24小时)之后，基于所述分散体的总重量含有20至65wt%淀粉颗粒的分散体的粘度小于10,000cP。在一种或多种实施方式中，本申请的方法也包括从分散体的淀粉颗粒至少部分移除水性液体。

在一种或多种实施方式中，由本发明方法制备的淀粉颗粒的分散体可以包含在粘结剂组合物、粘合剂组合物和/或涂料组合物中。在一种或多种实施方式中，在其它类型的涂料组合物中，涂料组合物尤其可以是纸涂料组合物。在一种或多种实施方式中，涂料组合物可以是成膜组合物。在一种或多种实施方式中，可以将涂料组合物施涂至基底的一个或多个表面。在一种或多种实施方式中，施涂至基底的一个或多个表面的涂料组合物可以将至少一部分的水性液体移除，从而形成与基底的一个或多个表面相连的涂料层(例如膜)，粘结剂层或粘合剂层。在一种或多种实施方式中，用根据本申请制备的分散体形成的涂料层、粘结剂层或粘合剂层可以是连续的、不连续的、或其组合。在一种或多种实施方式中，移除至少一部分水性液体可以经干燥、离心、冷冻干燥、过滤、吸收及其组合移除。在一种或多种实施方式中，制品可以由涂料组合物形成，其中制品可以具有：具有一个或多个表面的基底，和与基底的一个或多个表面相连的一个或多个涂料层，其中涂料层源自涂料组合物。

本申请的以上总结不意在描述每种公开的实施方式或本申请的每一种实施。以下描述更特别地例证说明性的实施方式。在整个本申请的几处，通过列出的实施例提供指导，这些实施例可以按各种组合使用。在每种情况下，所述清单仅用作代表性组，不应该认为其是详尽清单。

附图说明

图1提供来自根据本申请已经在超过增溶温度“蒸煮”但未凝胶的进料淀粉的可溶性淀粉的透射电子显微镜(TEM)图像。

图2提供根据本申请淀粉在水性液体中的稳定分散体的TEM图像。

图3提供由在水性液体中的进料淀粉形成但是在剪切过程中保持低于凝胶温度的淀粉颗粒的光学显微镜图像。

定义

如本申请使用，术语“一个”、“一种”、“这个”、“一个或多个”、和“至少一个”可互换使用并且包括复数指代物，除非相反指出。

除非另有定义，否则所有的科学和技术术语应理解为具有与所属领域通常使用的相同的意义。针对本申请的目的，另外的特定术语在整个本申请中定义。

如本申请使用，"μm"是微米的缩写。

如本申请使用，"°C"是摄氏度的缩写。

如本申请使用，"cP"是厘泊的缩写，cgs系统的用于粘度的测量单位。

术语“包括”、“包含”和这些表述的变型不具有有限的意义，其中这些术语出现在说明书和权利要求书中。因此，例如，可以认为包括"一种"进料淀粉的方法表示包含"一种或多种"进料淀粉的方法。而且，与"包含"或"含有"同义的术语"包括"是包容性的、开放的，并且不排除另外未陈述的要素或方法步骤。

如本申请使用，术语"和/或"表示所列要素中的一个、多于一个、或全部。

同样在本申请中，由端点描述的数字范围包括该范围内包含的所有数字(例如，1至5包括1，1.5，2，2.75，3，3.80，4，5等)。

如本申请使用，术语“进料淀粉”可以包括，由通过糖苷键连接的各种比率的直链淀粉和支链淀粉组成并且具有和/或呈现结晶或半结晶状态的碳水化合物聚合物。进料淀粉可以选自多种来源，包括但不限于，玉米，马铃薯，木薯，水稻，小麦，大麦，和其它谷物和/或块茎(例如，根或茎块茎)，它们可以包括蜡状的、天然的、未改性天然的、和/或高直链淀粉。具体的非限制性实例尤其包括蜡状玉米淀粉(例如，高支链淀粉)和马齿形淀粉(dentstarch)。进料淀粉也可以包括"改性的"进料淀粉，其可以包括通过乙酰化、氯化、酸解、酶作用、或其它改性方法制备的改性的淀粉(例如，尤其是玉米，马铃薯，木薯)。可以有目的地改性该"改性的"进料淀粉，以便于表现出其它益处，例如羧酸化的淀粉，羟基乙基化的淀粉，抗性淀粉，热氧化的淀粉，糊精类型等。在一种或多种实施方式中，进料淀粉可以具有多种不同性质和/或形式。这些包括但不限于，干燥粉末和/或中间体淀粉产物例如饼，和/或淤浆，该淤浆的湿含量为等于或小于80wt%，例如，为35至80wt%；或在可替换的实施方式中为35至75wt%；或在可替换的实施方式中为35至65wt%。在一种或多种实施方式中，进料淀粉具有平均粒度直径为约15至约40微米(μm)的不连续单元；例如，为15至35μm；或在可替换的实施方式中，为15至30μm；或在可替换的实施方式中为20至40μm。也可以使用本申请提供的进料淀粉中两种或更多种的混合物，并且认为其也是本申请提供和讨论的"进料淀粉"。

如本申请使用，"干燥"表示不大于约8至约14重量%吸收进和/或结合于物质(例如，进料淀粉)的水。

如本申请使用，术语“交联剂”表示经由碳原子通过主要化学键连接至少两个链的聚合物分子的化合物。在一种或多种实施方式中，不同种类的交联剂包括但不限于，氨基树脂(脲甲醛和三聚氰胺甲醛)，乙二醛树脂，和金属离子(锆络合物)。如果交联剂用于本申请分散体，那么对交联剂的选择可以至少部分取决于淀粉颗粒上可用的反应性基团，涂料、粘结剂和/或粘合剂组合物的成分，和/或涂布基底的最终用途。术语不溶粘料(insolubilizer)也通常用于限定交联化学中与淀粉有关的功能。

如本申请使用，术语“表面活性剂”表示当溶解于水或水溶液中时降低表面张力、或者降低两种液体之间的界面张力或降低液体和固体之间的界面张力的化合物。

如本申请使用，术语“可溶性淀粉”表示当加热至或处于从进料淀粉的凝胶温度至低于增溶温度的温度时从进料淀粉颗粒释放进和/或沥滤进水性液体的淀粉，其中可溶性淀粉存在于本申请淀粉颗粒之间的水相。在一种实施方式中，可溶性淀粉的特征另外在于足够小从而不会散射可见光区域的光(例如，为约380或400纳米至约760或780纳米)。图1提供在不存在本申请淀粉颗粒下形成淀粉分子的网络(例如，相互连接的"蜘蛛网"状细线)的可溶性淀粉的透射电子显微镜(TEM)图像，本申请淀粉颗粒如图2所示，如本申请讨论。

如本申请使用，术语“分散体”表示两相系统，其中一个相由本申请定义的淀粉颗粒组成，该淀粉颗粒在整个本申请定义的水性液体中分散，所述水性液体形成连续相。对于本申请，淀粉颗粒可以分散在水性液体中，其中淀粉颗粒的平均粒度直径不大于2微米。

如本申请使用，术语"水性液体"包括可以包含化合物(离子或非离子的)从而帮助调节和/或保持pH、盐度、电导率、介电常数、和/或沸点等的水或水溶液，所述化合物例如有机化合物，无机化合物，水溶性聚合物，脂肪，油，蛋白质，多糖，盐，糖，酸，醇，碱金属和气体。

如本申请使用，术语“淀粉颗粒”是指使用本申请的方法源自进料淀粉的不连续单元，其中不连续单元具有无定形结构并且平均粒度直径不大于2微米，其中可以使用不大于1微米的平均粒度直径或10至200纳米的平均粒度直径。图2提供根据本申请淀粉颗粒在水性液体中的稳定分散体的TEM图像，正如本申请更详细地讨论。图2中淀粉颗粒的尺寸和形状与图3中所示的分散的淀粉颗粒的光学显微镜图像相反，其中图3的淀粉颗粒通过在转子定子混合机中在低于进料淀粉的凝胶温度的温度剪切进料淀粉形成。

如本申请使用，术语“稳定的”或“稳定性”表示由于淀粉颗粒在水性液体中的Brownian运动，本申请淀粉颗粒保持作为在水性液体中的分散体状态的能力和持续时间，其中淀粉颗粒的任何沉淀可以通过搅拌逆转。本申请淀粉颗粒的稳定分散体在本申请给出的分散条件下不会凝胶或“沉淀”。

如本申请使用，术语"转子定子混合机"是指通过机械搅拌将淀粉颗粒分散进、或运输至本申请提供的水性液体的高剪切混合设备。在一种或多种实施方式中，转子定子混合机包括由发动机例如电动机驱动的至少一个叶轮或转子、或一系列叶轮和/或转子，和至少一个固定组件(例如，定子)，该固定组件与转子产生紧密的间隙量(clearance gap)，由此产生当物料离开转子时物料(例如，进料淀粉)的极高剪切区域。使用的因素例如转子的直径和其旋转速度(例如斜率(ramps)和周期)，定子环的设计例如齿的数目和行数，它们的角度以及转子和定子之间的距离(例如，间隙量)，停留时间和转子定子混合机的数目全部使得产生淀粉颗粒在水性液体中的分散体。这种高剪切混合设备的实例包括但不限于，间歇高剪切混合机，内部高剪切混合机，超高剪切内部混合机，和磨碎机。但是，在一种实施方式中，转子定子混合机的实施方式不包括挤出机。

如本申请使用，术语"凝胶温度"是指进料淀粉的结晶结构至少部分从其结晶和/或半结晶状态变换从而与水性液体结合以产生粘性果冻状产品的温度和压力。

如本申请使用，术语“增溶温度”是指进料淀粉不具有剩余结晶度并且在分子水平在水性液体中并且与水性液体变为均匀分散的混合物的温度和压力。

如本申请使用，术语"溶胀"、"溶胀的"和/或"已溶胀的"是指进料淀粉体积的增加，至少部分由于进料淀粉的初始结构的结晶度损失且水性液体吸收进进料淀粉的所得无定形结构中。

如本申请使用，术语"环境条件"是指约25°C的温度(例如，25°C)和101.325千帕(kPa)的压力(1个大气压)。

如本申请使用，术语"比机械能(SME)"定义为每单位质量的流动通过本申请转子定子混合机的物料的机械能的总输入量。本申请所示的SME的单位是焦耳每克(J/g)。

如本申请使用，术语“可再分散的”定义为容易分散并水合进水性液体的粉末制剂。聚合物粉末通常通过以下过程制备：使聚合物的水分散体经受干燥操作，其中其挥发性组分例如借助于喷干或冷冻干燥蒸发。水分散体介质的蒸发可能伴随着水分散体的聚合物颗粒彼此之间的不可逆聚集，从而形成二级粒子。二级粒子的形成会导致较差的可再分散性，这通常伴随着粉末的较差性能特征。因此，在水中良好的可再分散性是可用水再分散的聚合物粉末的最重要性质之一。

具体实施方式

本申请的实施方式描述使用转子定子混合机制备淀粉颗粒在水性液体中的分散体。在一种或多种实施方式中，本申请的淀粉颗粒由进料淀粉形成。在一种或多种实施方式中，将进料淀粉和水性液体加热至范围从进料淀粉的凝胶温度至低于增溶温度的温度。在该温度，随着进料淀粉失去其结晶结构并吸收至少部分水性液体从而得到无定形结构，进料淀粉的结构溶胀。呈其溶胀状态的进料淀粉经历剪切从而允许产生分散体的淀粉颗粒。本申请的分散体可以具有改善的贮存稳定性，高固含量和低粘度，如本申请讨论。

在一种或多种实施方式中，认为根据本申请制备的淀粉颗粒保留制备淀粉颗粒的溶胀的进料淀粉的无定形结构。具有它们无定形结构的淀粉颗粒也可以保留在环境条件的在本申请分散体中的不连续状态，如本申请提供。相反，认为如果达到和/或超过进料淀粉的增溶温度(例如，淀粉已经“蒸煮”并认为其是“蒸煮的淀粉”)并且可以获得足够的水，那么进料淀粉的无定形结构将被破坏至下述程度，该程度使得无法根据本申请的方法形成具有所规定结构和尺寸的淀粉颗粒。

在一种或多种实施方式中，本发明实施方式的淀粉颗粒的尺寸的数量级小于进料淀粉。这种尺寸的降低对于各种用途极大地增加每单位体积淀粉颗粒的数目，如本申请讨论，与使用单独的进料淀粉相比。在一种或多种实施方式中，即使每单位体积淀粉颗粒的数目可以得到高固含量，如本申请讨论，分散体的粘度在环境条件保持出乎意料地低。在一种或多种实施方式中，认为该出乎意料低的粘度可能至少部分归因于本申请淀粉颗粒之间降低的相互作用，与其中进料淀粉在形成分散体之前完全增溶的情况相比。

在一种或多种实施方式中，在没有淀粉颗粒的化学改性的情况下，可以得到本申请的高固含量/低粘度分散体。在一种或多种实施方式中，也认为淀粉颗粒的尺寸减小可以导致由包含本申请分散体的涂料组合物形成的涂料具有增强的稳定性和较好的性质。如本申请更详细地讨论，包含本申请分散体的涂料组合物可以用于应用，例如涂料组合物，粘合剂组合物，和/或粘结剂组合物等，如本申请讨论。

在一种或多种实施方式中，本申请的方法包括将进料淀粉和水性液体引入到转子定子混合机。进料淀粉可以引入到由厂商提供的转子定子混合机(例如，干燥粉末，饼，和/或淤浆)中和/或可以在引入到转子定子混合机之前预润湿。在一种或多种实施方式中，在确定转子定子混合机中水性液体的量时，与进料淀粉引入的水的量，不管其来源，都计算为水性液体的一部分。但是，在一种或多种实施方式中，在进料淀粉的干燥重量的计算中排除水的重量。

在一种或多种实施方式中，适当量的水性液体可以与进料淀粉引入从而确保水性液体吸收进进料淀粉并且确保允许进料淀粉溶胀和允许形成本申请分散体。而且，在进料淀粉和水性液体的初始剪切过程中，也认为起始混合物需要具有足够的固含量(例如，进料淀粉)从而促进将溶胀进料淀粉剪切成本申请淀粉颗粒的稳定分散体。这样的实例在本申请提供的实施例中说明。

在一种或多种实施方式中，与进料淀粉引入到转子定子混合机的水性液体的量可以为40重量百分比(wt%)至55wt%，基于水性液体和进料淀粉的重量。本申请包括并公开了40wt%至55wt%的所有单个数值和子范围，基于水性液体和进料淀粉的重量；例如，与进料淀粉引入到转子定子混合机的水性液体可以为下限值40wt%，45wt%，或50wt%至上限值55wt%，或50wt%(其中可以的是下限值和上限值都为50wt%的值)。例如，与进料淀粉引入到转子定子混合机的水性液体的量可以为40wt%至55wt%，为40wt%至50wt%，为45wt%至55wt%，为45wt%至50wt%，或为50wt%至55wt%。

在一种或多种实施方式中，转子定子混合机可以提供和/或移除热量从而实现和/或保持进料淀粉和水性液体的温度为从进料淀粉的凝胶温度至低于增溶温度。例如，转子定子混合机可以包括加热和/或冷却护套，它们可以用于控制转子定子混合机内进料淀粉和水性液体大本体相中的温度。在一种或多种实施方式中，加热和/或冷却可以通过具有不同于进料淀粉和水性液体的本体相的足够温度从而促成所需加热/冷却的蒸气和/或水提供。转子定子的作用也可以将热能贡献于进料淀粉和水性液体，这可能必须由转子定子混合机的加热/冷却护套移除。

在一种或多种实施方式中，加工进料淀粉的温度允许进料淀粉溶胀从而达到用于剪切为淀粉颗粒的适当尺寸和水合作用，这由此得到的尺寸适合产生足以保持它们悬浮在分散体中的Brownian运动。在一种或多种实施方式中，保持进料淀粉和水性液体在从进料淀粉的凝胶温度至小于增溶温度的温度范围导致进料淀粉丧失其结晶结构并促进吸收水性液体。当结晶结构损失并且进料淀粉吸收水性液体时，其开始溶胀。但是，进料淀粉不增溶于水性液体(例如，不允许其增溶于水性液体)，因为水性液体中的进料淀粉的温度未达到或超过进料淀粉的增溶温度。

正如所知，精确的温度范围(例如，从凝胶温度至小于增溶温度)将是进料淀粉的函数，进料淀粉针对根据本申请加工进行选择。例如，当蜡状玉米用作进料淀粉时，温度可以为约68°C(蜡状玉米在大气压的凝胶温度)至约82°C(蜡状玉米在大气压的增溶温度)，其中这些温度值作为实例给出，应该知道它们对于不同的蜡状玉米等级可能不同(等级的不同来自不同的生产者)和/或基于淀粉原料的季节变化。

应该知道，进料淀粉的凝胶温度和增溶温度也可能受在转子定子混合机中进行分散过程的压力的影响。可以施加压力(例如，101kPa至3447kPa)从而促进加工。在其它实施方式中，压力可以为101kPa至1379kPa，或为101kPa至689kPa。示例性的压力可以适合于按照连续法、半连续法和/或间歇法操作的转子定子混合机。

除了当其吸收水性液体时溶胀之外，转子定子混合机中的进料淀粉也暴露于足够量级的剪切力从而允许形成分散体的淀粉颗粒。在一种或多种实施方式中，转子定子混合机可以赋予足以形成本申请分散体的比机械能(SME)。例如，在将进料淀粉剪切成淀粉颗粒的过程中，转子定子混合机可以赋予的SME为100焦耳每克(J/g)得到淀粉分散体的组分至2000J/g得到淀粉分散体的组分。在另一个实例中，在将进料淀粉剪切成淀粉颗粒的过程中，转子定子混合机可以赋予的SME为100焦耳每克(J/g)得到淀粉分散体的组分至1000J/g得到淀粉分散体的组分。

在一种或多种实施方式中，SME也可以具有其它数值范围，这可以取决于水性液体的流变学，转子定子混合机中包含的进料淀粉和/或用于方法的转子定子混合机的类型和/或构造。这样的范围的实例也包括但不限于，从100J/g至2000J/g的所有单个数值和子范围；例如，SME值可以为下限值100J/g，150J/g，或200J/g至上限值2000J/g，1000J/g，875J/g，或750J/g。例如，SME值可以为100J/g至2000J/g，100J/g至1000J/g，100J/g至875J/g，150J/g至750J/g或为200J/g至750J/g等。

在一种或多种实施方式中，由转子定子混合机提供的SME可以添加热量给存在于其中的进料淀粉、水性液体和淀粉颗粒的本体相。特别地，该能量可能在转子定子混合机的剪切区域周围(在实际的转子定子和/或混合机结构中和直接围绕实际的转子定子和/或混合机结构的区域)增加，这可能导致局部温度增加。但是，进料淀粉、水性液体和淀粉颗粒在该区域的停留时间非常短。而且，已经在剪切区域加热的进料淀粉、水性液体和淀粉颗粒然后几乎立即返回与水性液体的大本体相混合，这有助于将温度控制在本申请提供的范围内。这种情况与其它系统，例如，挤出机和/或蒸汽加压锅的情况不同。

在一种或多种实施方式中，可以调节转子和/或定子的几何形状以达到转子定子混合机的所需SME和/或剪切速率。也可以调节转子的操作速度(例如，转每分钟)以产生适当量的剪切用于所需的粒度减小。在一种或多种实施方式中，也可以使定子环相对于转子是啮合的或脱开的。当在加工过程中制备的进料淀粉、水性液体和淀粉颗粒的温度开始接近但是未超过进料淀粉的增溶温度时，这允许定子与转子脱开。在一种或多种实施方式中，也可以通过使产物循环通过转子定子混合机的混合区域调节进料淀粉在转子定子混合机中的停留时间值。在一种或多种实施方式中，转子定子混合机也可以包括阻碍的和/或独立驱动的分布混合叶轮(例如涡轮或螺旋桨)以确保转子定子混合机内适当的混合和翻覆。

在一种或多种实施方式中，来自转子定子混合机的剪切将呈其溶胀状态的进料淀粉破碎成变为淀粉颗粒的不连续单元。如本申请讨论，剪切进料淀粉产生平均粒度直径大于0微米但不大于2微米(即，不大于2微米)的淀粉颗粒，其中大于0微米但不大于1微米(即，不大于1微米)和/或10至200纳米的尺寸是可以的。

在一种或多种实施方式中，淀粉颗粒的平均粒度直径可以使用透射电子显微镜法测量。光散射技术不能有效确定淀粉颗粒的平均粒度直径，因为物质看起来松散地聚集，给出不准确的结果。在一种或多种实施方式中，确定数目加权的(number-weighted)平均粒度直径可以通过测量预定数目的淀粉颗粒的直径以及然后确定测得颗粒直径的数学平均值从而得到数目加权的平均粒度直径完成。

根据本申请形成的分散体的高固含量在各种实施方式中有利地为至少20wt%的淀粉颗粒，基于分散体的总重量，为至少35wt%的淀粉颗粒，基于分散体的总重量，为至少45wt%的淀粉颗粒，基于分散体的总重量，或为至少48wt%的淀粉颗粒，基于分散体的总重量，并且有利地为至多65wt%的淀粉颗粒，基于分散体的总重量，或为至多55wt%的淀粉颗粒，基于分散体的总重量。也可以使用上限值和下限值的组合。在一种或多种实施方式中，高固含量为20wt%至65wt%的淀粉颗粒，基于分散体的总重量。在一种或多种实施方式中，高固含量为35wt%至65wt%的淀粉颗粒，基于分散体的总重量。在一种或多种实施方式中，高固含量为45wt%至55wt%的淀粉颗粒，基于分散体的总重量。在一种或多种实施方式中，高固含量为48wt%至55wt%的淀粉颗粒，基于分散体的总重量。

本申请的分散体，除了具有高固含量(例如淀粉颗粒)之外，也可以具有非常低的粘度，相对于在相同高固含量的常规淀粉溶液。在一种或多种实施方式中，即使分散体的高固含量为本申请提供的上限值至下限值(基于分散体的总重量)，分散体的粘度也可以为2000cP或更少，或为1000cP或更少，在环境条件测得。因此，例如，在具有高固含量的分散体的情况下，即固含量基于分散体的总重量为20wt%至65wt%，分散体的粘度可以为2000cP或更小，在环境条件测得。在另外的实施方式中，在具有高固含量的分散体的情况下，即固含量基于分散体的总重量为20wt%至65wt%，分散体的粘度可以为1000cP或更小，在环境条件测得。在另一种实施方式中，在具有高固含量的分散体的情况下，即固含量基于分散体的总重量为35wt%至65wt%，分散体的粘度可以为1000cP或更小，在环境条件测得。在另外的实施方式中，分散体在高固含量(例如，本申请提供的上限值至下限值)时的粘度可以有利地为800cP或更小，在各种实施方式中，分散体的粘度可以有利地为600cP或更小，或甚至是粘度为400cP或更小，在环境条件测得。在一种或多种实施方式中，本申请分散体也可以具有本申请提供的高固含量，其中粘度大于1000cP，或大于2000cP，在环境条件测得(例如，数值为至少10,000cP，在环境条件测得)。

在室温(25°C)保持各种时间间隔后，本申请的实施方式也能够同时保持高固含量和低粘度。例如，在室温(25°C)保持24小时之后，本申请分散体可以保持粘度小于10,000cP，并且固含量为20wt%至65wt%的淀粉颗粒，基于分散体的总重量。在另外的实例中，在室温(25°C)保持24小时之后，本申请分散体可以保持粘度小于10,000cP，并且固含量为35wt%至65wt%的淀粉颗粒，基于分散体的总重量。

在一种或多种实施方式中，为达到分散体的这些粘度值，可以要求分散体中存在的可溶性淀粉从起始分子量降低至小于起始分子量的最终分子量。在一种或多种实施方式中，在进料淀粉的加热和/或剪切过程中，可以制备和/或释放淀粉颗粒的分散体中存在的可溶性淀粉。在一种或多种实施方式中，可溶性淀粉包括相对于淀粉颗粒进料淀粉的小碎片，这可以对分散体的粘度作出显著贡献。将可溶性淀粉从起始分子量降低至小于起始分子量的最终分子量通过将可溶性淀粉降低成较小片段有助于降低分散体的粘度。将可溶性淀粉从起始分子量降低至小于起始分子量的最终分子量的适当方法的实例包括但不限于，使用化学改性，例如酸或碱水解，酸降低，氧化降低，物理/机械降解(例如，经由处理设备的热机械能量输入)，和/或酶降低和/或微生物(例如细菌，真菌，古生菌，藻类，和/或变形杆菌(protests))，从而降低可溶性淀粉的分子量。

在一种或多种实施方式中，降低可溶性淀粉包括将可溶性淀粉从起始分子量酶降低至小于起始分子量的最终分子量。在本申请使用酶通过将可溶性淀粉裂解和/或酶降低成较小片段有助于降低分散体的粘度。在一种或多种实施方式中，相对于不使用酶，将可溶性淀粉降低/裂解成这些较小片段有助于改善分散体的粘度(例如，有助于降低粘度)。

在一种或多种实施方式中，在制备淀粉颗粒在水性液体中的分散体的过程中，可以使用酶。在一种或多种实施方式中，酶可以是可溶性的和/或其可以是固定酶。在一种或多种实施方式中，酶可以与进料淀粉和水性液体包含在转子定子混合机中，其中，当进料淀粉吸收水性液体、溶胀和/或剪切成淀粉颗粒而从进料淀粉制得和/或释放可溶性淀粉时，酶可以在可溶性淀粉上起作用。在一种或多种实施方式中，当制得和/或释放时，可溶性淀粉可以具有起始分子量。酶可以将可溶性淀粉从起始分子量酶降低至小于起始分子量的最终分子量。换言之，转子定子混合机中存在的酶可以将可溶性淀粉裂解成较小片段，这些较小片段对分散体的粘度具有较小影响。

在一种或多种实施方式中，针对改善分散体的粘度选择的酶将取决于用于形成分散体的进料淀粉的组成。假设进料淀粉主要基于多糖化学，能够调节(例如，裂解)碳水化合物的尺寸的酶将可能是最有用的，并且是本领域已知的。在一种或多种实施方式中，用于本申请的酶浓度可以远低于该领域所知和/或推荐的。例如，认为用于本申请的酶浓度可以比由酶生产商对于淀粉改性所建议的浓度低10至1000倍。这可以导致分散体中的酶浓度为，例如，0.005wt%至0.0001wt%，相对于分散体的总重量(例如对于蜡状玉米)。正如所知，适合于改善分散体粘度的精确的酶浓度可以取决于温度，酶活性，进料淀粉和/或进行粘度改善所处的条件。

在一种或多种实施方式中，酶可以在一定温度下使用一段时间，该温度和持续时间足以达到分散体的所需粘度。在一种或多种实施方式中，一旦已经达到所需粘度，可以使酶"失活"。在一种或多种实施方式中，酶可以通过移除活化酶所需的组分而失活。例如，酶可以要求使用特定浓度的盐来使酶起作用。因此，移除盐将导致酶失活。例如，通过螯合作用(例如，使用螯合剂)移除钙离子可能足以使用于使存在于本申请分散体的可溶性淀粉裂解的酶失活。

在一种或多种实施方式中，在不存在交联剂下(例如，不使用交联化学反应)可以将进料淀粉剪切成分散体的淀粉颗粒。在一种或多种实施方式中，将进料淀粉剪切成分散体的淀粉颗粒可以在不存在表面活性剂的情况下进行。但是，在一种或多种实施方式中，本申请的实施方式可以使用交联剂和/或表面活性剂中的一种或多种。在一种或多种实施方式中，相对于不使用交联剂，在制备本申请分散体中使用交联剂可能有助于改变淀粉颗粒的分子量。这种对本申请淀粉颗粒的至少一部分分子量值的改变可以提供润湿强度优势，该优势源自在纸涂料制剂应用中的分散体。应该知道，这样的交联剂将与淀粉颗粒通过氢键、共价键、或两者的组合相互作用。

在一种或多种实施方式中，根据本申请可以使用多种转子定子混合机。这样的转子定子混合机的实例包括但不限于，间歇高剪切混合机，内部高剪切混合机，超高剪切内部混合机，和磨碎机(例如，Kady Mill)等本申请所讨论的。在一种或多种实施方式中，转子定子混合机可以作为连续法、半连续法和/或间歇法的一部分操作。

例如，本申请描述的淀粉颗粒在水性液体中的分散体可以按以下方式以连续的形式制备。在搅拌釜中，可以将进料淀粉添加到水性液体中以产生淤浆，该淤浆具有本申请提供的下限值至上限值的量的水性液体(例如，为40wt%至60wt%，基于水性液体和进料淀粉的重量)，该水性液体与进料淀粉一起引入到转子定子混合机中。在一些情况下，转子/定子混合机可以装备有粉末进料附加装置，该装置可以允许进料淀粉和水性液体都以连续的方式进料到转子/定子混合机中。两个流的流速之比可以设定成得到的淤浆具有与进料淀粉引入到转子定子混合机中的所需量的水性液体的比率(例如，为40wt%至60wt%，基于水性液体和进料淀粉的重量)。

可以将进料淀粉和水性液体的淤浆泵送进转子/定子混合机，使得其在以通过一次的方式穿过混合机。可以保持淤浆的温度和流速以及转子/定子混合机的夹套的温度，因此淤浆的温度为从进料淀粉的凝胶温度至低于其增溶温度，如本申请讨论。然后可以将本申请提供范围内的剪切力施加于呈溶胀状态的进料淀粉，由此产生淀粉颗粒的分散体，如本申请讨论。在一些情况下，可以将如本申请讨论的酶的溶液(例如水包含0.15wt%酶和0.19wt%氯化钙)通过单独的注射孔连续添加到转子/定子混合机中的分散体。在一些情况下，第二转子/定子混合机(装备有用于冷却的第二混合机夹套)可以放置在转子/定子混合机后的线路中从而提供另外的剪切以进一步降低分散体中淀粉颗粒的尺寸，如果需要。转子速度，转子设计，转子操作形式，组分的流速(例如，进料淀粉和水性液体)，压力和温度是根据本申请淀粉颗粒在水性液体中的分散体的连续生产中的变量的实例。对这些变量的选择和数值可能尤其取决于进料淀粉，水性液体和/或在制备本申请分散体中选择的任何任选的添加剂。

在一种或多种实施方式中，任选的添加剂也可以用于本申请的方法。例如，在剪切过程中，可以将阴离子和离子稳定剂添加到分散体从而减少干燥过程中的颗粒聚集。在另外的实例中，除进料淀粉和水性液体之外，还可以存在增塑剂。增塑剂的实例包括多元醇(例如乙二醇，丙二醇，聚乙二醇，甘油，蔗糖，麦芽糖，麦芽糖糊精，和糖醇例如山梨糖醇)，脲，乳酸钠，氨基酸，或柠檬酸酯，它们的含量为5至40重量%，基于进料淀粉的干重。但是，水已经可以用作增塑剂。增塑剂的总量(即水和另外的增塑剂)可以为5重量%至65重量%，基于进料淀粉的干重。润滑剂(例如卵磷脂、其它磷脂或甘油一酸酯)的存在量也可以为0.5重量%至2.5重量%，基于进料淀粉的干重。

在一种或多种实施方式中，任选的添加剂也可以添加到本申请的分散体中。这样的添加剂包括但不限于，生物灭杀剂，抗菌添加剂，用于调节pH的碱和/或酸，颜料，香料或香味增强剂，无机和/或有机惰性填料或颜料，及其组合。

在一种实施方式中，本申请分散体已经准备在转子定子混合机外原样使用。这有利地减少了与干燥步骤有关的费用，该干燥步骤在一些现有技术过程中用于将物质浓缩成粉末形式。但是，可以从分散体的淀粉颗粒至少部分(即小于90%)、基本上(即至少90%)、和/或完全(即至少98%)移除水性液体从而浓缩分散体的固含量或形成用于稍后再分散的淀粉颗粒的干燥可再分散粉末。如本申请提供，从分散体的淀粉颗粒至少部分(即小于90%)、基本上(即至少90%)、和/或完全(即至少98%)移除水性液体可以形成干燥可再分散粉末，该粉末的平均粒度直径不大于20μm，例如，不大于10μm；在可替换的实施方式中，不大于5μm；在可替换的实施方式中，不大于4μm；在可替换的实施方式中，不大于2μm。干燥可再分散粉末颗粒可以在干燥步骤过程中聚集从而形成比分散体中淀粉颗粒大的颗粒。聚集的颗粒可以分散进分散体中，该分散体的平均粒度直径为不大于2μm；例如，平均粒度直径为不大于1μm或平均粒度直径为10至200纳米。

用于降低分散体水性液体含量和/或用于干燥分散体的各种手段是本领域技术人员已知的。这些方式的实例包括空气干燥，强制空气干燥，喷干，加压过滤和离心等。在一种或多种实施方式中，可以将淀粉颗粒的干燥粉末进一步碾磨从而使颗粒和/或颗粒聚集体破碎成所需尺寸。然后可以使本申请淀粉颗粒的干燥粉末再悬浮在分散体中达所需时间。在一种或多种实施方式中，也可以向分散体中添加另外的水从而将固含量改变至所需水平。

在一种或多种实施方式中，淀粉颗粒的干燥粉末也可以与其它粉末、化合物和/或分散体在重新悬浮之前或过程中共混。这样的粉末、化合物和/或分散体的实例包括但不限于，胶乳，胶乳和非胶乳粘结剂，分散体，颜料等，它们用于膜涂料，粘合剂和/或粘结剂系统，如本申请提供。

本申请的淀粉颗粒也可以与以下另外组分的一种或多种共混。这些另外组分可以与分散体中的淀粉颗粒共混或者可以与淀粉颗粒的干燥粉末共混。在一种或多种实施方式中，另外组分可以包括一种或多种粘结剂组分，例如丙烯酸类胶乳，乙烯基丙烯酸类胶乳，苯乙烯丙烯酸类胶乳，苯乙烯丁二烯胶乳，乙酸乙烯基酯乙烯胶乳，改性的纤维素类粘结剂例如甲基纤维素，羟基丙基纤维素，及其组合；任选的一种或多种填料；任选的一种或多种添加剂；任选的一种或多种颜料，例如二氧化钛，云母，碳酸钙，二氧化硅，氧化锌，磨碎玻璃，三水合铝，滑石，三氧化锑，飞灰，和粘土；任选的一种或多种助溶剂，例如二醇，二醇醚，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，醇，矿物油精，和苯甲酸酯；任选的一种或多种分散剂，例如氨基醇，和多羧酸酯/盐；任选的一种或多种表面活性剂；任选的一种或多种消泡剂；任选的一种或多种防腐剂，例如生物灭杀剂，防霉剂，杀真菌剂，杀海藻剂，及其组合；任选的一种或多种增稠剂，例如基于纤维素类的增稠剂例如羟基乙基纤维素，疏水改性的碱溶性乳液(HASE增稠剂，例如POLYPHOBE TR-116，得自The Dow Chemical Company)和疏水改性的乙氧基化的氨基甲酸酯增稠剂(HEUR)；或任选的一种或多种另外的中和剂，例如氢氧化物，胺，氨，和碳酸盐。

另外的组分也可以包括但不限于，多糖衍生物，包括纤维素衍生物。这样的多糖衍生物的实例包括多糖醚和多糖酯，纤维素醚和酯，以及水溶性纤维素醚。它们可以具有一个或多个如下类型的取代基：羟基乙基，羟基丙基，羟基丁基，甲基，乙基，丙基，二羟基丙基，羧基甲基，磺基乙基，疏水长链支化和非支化的烷基，疏水长链支化和非支化的烷基芳基或芳基烷基，阳离子基团，乙酸酯基团，丙酸酯基团，丁酸酯基团，乳酸酯基团，硝酸酯基团或硫酸酯基团，其中一些基团，例如羟基乙基、羟基丙基、羟基丁基、二羟基丙基和乳酸酯基团能够形成接枝。根据本申请的多糖的取代基不限于这些基团。典型的多糖衍生物是瓜尔衍生物(guar derivatives)，淀粉衍生物，壳素或壳聚糖衍生物，和纤维素衍生物，但是根据本申请的多糖衍生物不限于这些。

纤维素衍生物的实例包括但不限于，羟基乙基纤维素(HEC)，羟基丙基纤维素(HPC)，乙基羟基乙基纤维素(EHEC)，羧基甲基纤维素，羧基甲基羟基乙基纤维素(CMHEC)，羟基丙基羟基乙基纤维素(HPHEC)，甲基纤维素(MC)，甲基羟基丙基纤维素(MHPC)，甲基羟基乙基纤维素(MHEC)，羧基甲基纤维素(CMC)，疏水改性的羟基乙基纤维素(hmHEC)，疏水改性的羟基丙基纤维素(hmHPC)，疏水改性的乙基羟基乙基纤维素(hmEHEC)，疏水改性的羧基甲基羟基乙基纤维素(hmCMHEC)，疏水改性的羟基丙基羟基乙基纤维素(hmHPHEC)，疏水改性的甲基纤维素(hmMC)，疏水改性的甲基羟基丙基纤维素(hmMHPC)，疏水改性的甲基羟基乙基纤维素(hmMHEC)，疏水改性的羧基甲基甲基纤维素(hmCMMC)，磺基乙基纤维素(SEC)，羟基乙基磺基乙基纤维素(HESEC)，羟基丙基磺基乙基纤维素(HPSEC)，甲基羟基乙基磺基乙基纤维素(MHESEC)，甲基羟基丙基磺基乙基纤维素(MHPSEC)，羟基乙基羟基丙基磺基乙基纤维素(HEHPSEC)，羧基甲基磺基乙基纤维素(CMSEC)，疏水改性的磺基乙基纤维素(hmSEC)，疏水改性的羟基乙基磺基乙基纤维素(hmHESEC)，疏水改性的羟基丙基磺基乙基纤维素(hmHPSEC)或疏水改性的羟基乙基羟基丙基磺基乙基纤维素(hmHEHPSEC)。其它适宜的纤维素纤维素包括具有在水中的热絮凝点的纤维素醚，例如，甲基纤维素，甲基羟基乙基纤维素，甲基羟基丙基纤维素和羟基丙基纤维素。

本申请的实施方式也可以使用着色剂作为分散体的一部分。可以使用多种颜色。实例包括颜色，例如黄色，品红，和青色。作为黑色着色剂，可以使用炭黑、和使用以下所示的黄色/品红/青色着色剂调成黑色的着色剂。本申请使用的着色剂包括染料、颜料、和预分散体等。这些着色剂可以单独使用、以混合物形式使用、或作为固溶液使用。在各种实施方式中，颜料可以提供为以下形式：未处理颜料、处理的颜料、预研磨的颜料、颜料粉末、颜料压滤饼、颜料母批料、回收颜料、以及固体或液体颜料预分散体。如本申请使用，未处理颜料是下述颜料颗粒，未对其表面施用润湿处理，例如使各种涂料沉积到其表面上。未处理颜料和处理的颜料进一步在PCT公开WO2005/095277和美国专利申请公开2006/0078485中讨论，这些文献的相关部分通过参考并入本申请。相反，处理的颜料可以已经经历了润湿处理，例如从而在颗粒表面提供金属氧化物涂层。金属氧化物涂层的实例包括氧化铝、二氧化硅、和氧化锆。回收颜料也可以用作起始颜料颗粒，其中回收颜料是在品质不足以作为涂布颜料出售的润湿处理之后的颜料。

示例性的着色剂颗粒包括但不限于下述颜料，例如可以使用黄色着色剂，代表性的化合物为稠合偶氮化合物、异吲哚酮化合物、蒽醌化合物、偶氮金属络合次甲基化合物、和烯丙基酰胺化合物。作为品红着色剂，可以使用稠合偶氮化合物、二酮吡咯并吡咯化合物、蒽醌、喹吖酮化合物、碱染料色淀(base dye lake)化合物，萘酚化合物、苯并咪唑酮化合物、硫靛化合物、和二萘嵌苯化合物。作为青色着色剂，可以使用铜酞菁染料化合物及其衍生物、蒽醌化合物、碱染料色淀化合物等。

本申请的分散体可以用于，例如，不同的涂料应用，例如建筑涂料应用，汽车涂料应用，纸涂料应用，纸上浆应用，种子涂料应用，导电涂料和工业涂料应用，粘合剂应用，粘结剂应用，密封剂应用，泡沫应用，调色剂应用，即释涂料应用(immediate release coating applications)，和缓释涂料应用等。

分散体可以用于其中使用淀粉和/或胶乳的现有应用。例如，分散体可以用于纸涂料组合物。纸涂料组合物可以通过用淀粉分散体物料整体或部分替代其它常规粘结剂例如胶乳和常规涂料淀粉制备。

出乎意料地，本申请分散体的显著优点是，其可以在25°C保持其贮存稳定性达至少52周。

在一种或多种实施方式中，本申请的分散体可以用于多种应用。这样的应用包括但不限于，涂料组合物，粘合剂(例如，胶带，标签，书本粘合物等)，医药品(例如，作为片剂覆层的增量剂)，作为湿层合物和/或木材复合材料中的粘结剂和/或填料，玻璃纤维板樯垫(shingle mats)，和/或聚酯纺粘应用如屋顶和地毯衬背。它们也可以用于纸涂料组合物，地毯粘结应用，胶料，接合混配料，和/或水泥。

本申请分散体的适宜的基底包括但不限于，基于纤维素类的材料，例如纸，纸板，和/或卡纸板，基于金属的材料，基于聚合物的材料(合成和/或天然)，和基于矿物的材料(例如，混凝土)等。本申请的分散体也可以用于现有淀粉应用，现有合成胶乳应用，涂料应用，其中一些胶乳可以由本申请分散体替代的胶乳制剂。

根据本发明的分散体可以经本领域技术人员已知的方法施用于适当基底的一个或多个表面，所述方法例如喷洒，印刷，滚涂，喷涂，膜涂布，胶涂(puddle coating)，帘涂，和/或浸渍，然后可以移除至少一部分水性液体，从而形成与基底的一个或多个表面相连的涂布层，例如膜。

实施例

给出以下实施例说明本申请的实施方式，不应该认为其限制本申请的范围。除非指出，否则所有的份和百分比均基于重量。

测试方法

片材光泽度

片材光泽度使用购自Technidyne Corporation的Technidyne T-480器具以75°的入射角测量。片材光泽度是描述涂布的纸的发亮或有光泽外观的性质并且是片材的表面反射率的量度。

片材亮度(GE亮度)

片材亮度使用Technidyne Brightimeter Micro S-5和购自TechnidyneCorporation的Colortouch PC仪器测量。亮度是样品相对于蓝光的反射系数的数值。该仪器具有光源，该光源将光发射到45度角的纸片上，从0度观察相同位置的接收光学器件垂直于样品。

Brookfield粘度

粘度使用Brookfield RVT粘度计(购自Brookfield EngineeringLaboratories，Inc.，Stoughton，Massachusetts，USA)测量。对于粘度测定，将样品倒入适当大的容器中以避免壁和轴之间的边缘效应。粘度在约25°C测量，其中多个心轴尺寸和旋转速度取决于待测样品的特性。表1和2中报告的值使用3号心轴和100-rpm条件获得。

材料

以下物质用于实施例。

淀粉A：蜡状玉米淀粉(Douglas Waxy Pearl淀粉，购自Penford，CedarRapids，IA)，包含约11%湿气的干燥粉末。

淀粉B：马齿形玉米淀粉(Pearl Starch，购自Penford，Cedar Rapids，IA)，包含约11%湿气的干燥粉末。

淀粉C：天然蜡状玉米淀粉(Merizet300，购自Tate and Lyle，Koog，Netherlands)，包含约11%湿气的干燥粉末。

氯化钙：氯化钙在水中的10wt%溶液(氯化钙，购自Fischer Scientific，Fair Lawn，N.J.)。

交联剂：Glyoxal(EKA RC5550，购自Eka Chemicals Inc.，Marietta，GA.，USA)。

不溶粘料：表面强度改善剂(Cartabond TSI(42%)，购自Clariant，Muttenz，Switzerland)。

漂白剂：2.5wt%次氯酸钠在水中的溶液(家用漂白剂，购自Clorox，Corp.)。

酶：酶制剂(BAN480L，购自Novozymes A/S，Bagsvaerd，Denmark)。

螯合剂：在水中的螯合制剂(VERSENOL120，购自Dow Chemical，Midland，MI)。

碳酸盐：90%的粒度<2μm的碳酸钙在水中的分散体(90，购自Pluess-Stauffer，Oftringen，Switzerland)，77%固体。

粘土：90-96%的粒度<2μm的编号1高亮度高岭粘土在水中的分散体(90，购自KaMin Performance Materials，Macon，GA，USA)，71%固体。

胶乳：羧酸化的苯乙烯-丁二烯胶乳(CP638NA，购自The Dow ChemicalCompany，Midland，Michigan，USA)，50%固体在水中。

苛性物质：20%氢氧化钠溶液(Fisher Scientific，Fair Lawn，N.J.)。

水：去离子水。

纸：88克/平方米无木材的基纸，得自Appleton Coated，Appleton，WI。

设备

实验室Kady-Mill混合机序列号L-744，购自Kady International ofScarborough，MA配有定子#1混合头和2.24kW发动机。

GAW搅拌器，型号RW60S-VST转子定子，得自GAW Pidlner-SteinburgGmbH，Graz，奥地利，配有50hp发动机驱动器和473升容器。

实施例1

通过以下过程制备分散体：首先测量一定量的淀粉A和去离子水，都在室温(25°C)进行，从而制得含有50wt%固含量的混合物。将足够量的混合物放入实验室Kady-Mill混合机的混合筒中以适当地覆盖转子定子从而防止泼洒(例如，其中本实施例的足够量的混合物是750克淀粉A和665克去离子水)。将实验室Kady-Mill混合机的发动机驱动器速度设定值设定在数字“10”(等级为1至10)并将含有50wt%固含量的进料淀粉和水的混合物混合5.5分钟直至所得分散体不在搅拌下在混合筒中循环。将发动机驱动器速度设定值的速度降至数字"4"并将水添加到分散体中从而使固含量达到25wt%。在发动机驱动器速度设定值数字"4"将分散体混合另外5分钟。结果是根据本申请的淀粉颗粒在水性液体中的稳定分散体，该分散体在室温(25°C)贮存24小时之后不会凝胶。

实施例2

通过以下过程制备分散体：首先测量一定量的淀粉A和去离子水，都在室温(25°C)进行，从而制得含有50wt%固含量的混合物。基于100份干燥淀粉A添加1份交联剂到混合物中。将足够量的混合物放入实验室Kady-Mill混合机的混合筒中以适当地覆盖转子定子从而防止泼洒(例如，其中本实施例的足够量的混合物是750克淀粉A和665克去离子水)。将实验室Kady-Mill混合机的发动机驱动器速度设定值设定在数字“10”(等级为1至10)并将含有50wt%固含量的进料淀粉和水的混合物混合5.5分钟直至所得分散体不在搅拌下在混合筒中循环。将发动机驱动器速度设定值的速度降至数字"4"并将水添加到分散体中从而使固含量达到25wt%。在发动机驱动器速度设定值数字"4"将分散体混合另外5分钟。结果是根据本申请的淀粉颗粒在水性液体中的稳定分散体，该分散体在室温(25°C)贮存24小时之后不会凝胶。

实施例3

通过以下过程制备分散体：首先测量一定量的淀粉B和去离子水，都在室温(25°C)进行，从而制得含有50wt%固含量的混合物。将足够量的混合物放入实验室Kady-Mill混合机的混合筒中以适当地覆盖转子定子从而防止泼洒(例如，其中本实施例的足够量的混合物是750克淀粉B和665克去离子水)。将实验室Kady-Mill混合机的发动机驱动器速度设定值设定在数字“10”(等级为1至10)并将含有50wt%固含量的进料淀粉和水的混合物混合5.5分钟直至所得分散体不在搅拌下在混合筒中循环。将发动机驱动器速度设定值的速度降至数字"4"并将水添加到分散体中从而使固含量达到25wt%。在发动机驱动器速度设定值数字"4"将分散体混合另外5分钟。结果是根据本申请的淀粉颗粒在水性液体中的稳定分散体，该分散体在室温(25°C)贮存24小时之后不会凝胶。

实施例4

通过以下过程制备分散体：首先测量一定量的淀粉B和去离子水，都在室温(25°C)进行，从而制得含有50wt%固含量的混合物。基于100份干燥淀粉B添加1份交联剂到混合物中。将足够量的混合物放入实验室Kady-Mill混合机的混合筒中以适当地覆盖转子定子从而防止泼洒(例如，其中本实施例的足够量的混合物是750克淀粉B和665克去离子水)。将实验室Kady-Mill混合机的发动机驱动器速度设定值设定在数字“10”(等级为1至10)并将含有50wt%固含量的进料淀粉和水的混合物混合5.5分钟直至所得分散体不在搅拌下在混合筒中循环。将发动机驱动器速度设定值的速度降至数字"4"并将水添加到分散体中从而使固含量达到25wt%。在发动机驱动器速度设定值数字"4"将分散体混合另外5分钟。结果是根据本申请的淀粉颗粒在水性液体中的稳定分散体，该分散体在室温(25°C)贮存24小时之后不会凝胶。

用实施例1至4的分散体制备的纸涂料组合物

对于实施例1至4的每种分散体，在干燥基础上，基于100份全部颜料制备纸涂料组合物。具体地，按照上文提供的，基于干重使用60重量份碳酸盐和40重量份粘土制备颜料片。然后基于干重添加5重量份胶乳和9重量份分散体，如表1所提供。最后，基于干重添加0.1重量份不溶粘料到纸涂料组合物中。用20%氢氧化钠水溶液调节pH到8.5并用水调节固含量到61.0%。

按以下过程使用纸涂料组合物制备涂布的纸。使用实验室台式叶片涂布器(由Enz Technik AG，Giswil，Switzerland制造)将纸涂料组合物施涂于纸。设定叶片计量压力从而施涂8lbs/3300sq ft并使用红外和空气浮选干燥将所得纸涂料组合物干燥从而达到4.5%的目标湿气。将所得的纸样品切成片，然后使用Beloit Wheeler实验室Calender型号753(由Beloit Manhattan，Otsego，Michigan，USA制造)使用穿过单个辊隙的3次通过在65oC和等价于800磅每直线英寸(pli)的压力载荷进行实验室压延。涂布的纸的性质给于表1。

表1–用包含实施例1-4的分散体的纸涂料组合物涂布的纸的性质

*交叉机器方向

实施例5

通过以下过程制备分散体：首先测量一定量的淀粉C和水，都在室温(25°C)进行，从而制得含有45wt%固含量的混合物。将113.4kg淀粉C和126.6kg水放进GAW混合机体的罐中。将GAW混合机的速度设定值设定在发动机驱动器速度控制器上的1800rpm并将含有45wt%固含量的混合物混合30分钟直至所得分散体达到65.5°C的温度。基于干燥重量经由10%溶液添加200份每百万份氯化钙。基于100份干燥淀粉C，添加0.00005份酶到分散体中并混合另外30分钟。将GAW混合机的速度设定值降至发动机驱动器速度控制器上的600rpm。添加2000份每百万份的螯合剂并将分散体混合另外10分钟。

结果是淀粉颗粒在水性液体中的稳定分散体，该分散体在室温(25°C)贮存24小时之后不会凝胶。

对比例A

通过以下过程制备分散体：首先测量一定量的淀粉B和去离子水，都在室温(25°C)进行，从而制得含有40wt%固含量的混合物。将足够量的混合物放入实验室Kady-Mill混合机的混合筒中以适当地覆盖转子定子从而防止泼洒(例如，其中本实施例的足够量的混合物是750克淀粉B和998.9克去离子水)。将实验室Kady-Mill混合机的发动机驱动器速度设定值设定在数字“10”(等级为1至10)并将含有40wt%固含量的进料淀粉和水的混合物混合5.5分钟直至所得分散体不在搅拌下在混合筒中循环。将发动机驱动器速度设定值的速度降至数字"4"并将水添加到分散体中从而使固含量达到25wt%。在发动机驱动器速度设定值数字"4"将分散体混合另外5分钟。

结果是在室温(25°C)贮存24小时之后会凝胶的淀粉在水中的分散体。物质将不会从容器中倒出，因此它不适宜作为涂料制剂中的组分。

对比例A说明在剪切过程中需要较高重量百分比固含量(与所得分散体的最终固含量相比，其在两种情况下都为25wt%固含量)。在对比例A中，在剪切过程中存在40wt%固含量，与实施例3的50wt%固含量相比。因此，在对比例A中，在剪切过程中在混合物中存在比实施例3少约20%的固含量，这允许较少的淀粉颗粒穿过混合机中的剪切点。换言之，对于实施例3，在剪切过程中在混合物中存在比对比例A多约25%的固含量。认为在剪切过程中该较高的固含量对于得到具有适当平均粒度直径的淀粉颗粒的稳定分散体是重要的，如本申请讨论。

以下表2提供实施例1-5和对比例A的分散体的Brookfield粘度值的总结。

Claims (9)

1.制备淀粉颗粒在水性液体中的稳定分散体的方法，该方法包括：

将平均粒度直径为15微米至40微米的进料淀粉和水性液体引入到转子定子混合机中，以形成固含量为45wt％至60wt％的混合物，所述固含量基于所述进料淀粉和所述水性液体的重量；

使在转子定子混合机中的所述进料淀粉和所述水性液体保持在从进料淀粉的凝胶温度至小于增溶温度的温度；和

用转子定子混合机在不存在交联剂的情况下在从进料淀粉的凝胶温度至小于增溶温度的温度将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒以形成淀粉颗粒在水性液体中的稳定分散体。

2.前述权利要求1的方法，其中淀粉颗粒在水性液体中的稳定分散体在25℃保持贮存稳定性达至少52周的时间。

3.前述权利要求1的方法，其中将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒产生平均粒度直径不大于2微米的淀粉颗粒。

4.前述权利要求1的方法，其中将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒包括形成含有45至55wt％的所述淀粉颗粒的稳定分散体，基于所述稳定分散体的总重量。

5.前述权利要求1的方法，其中在将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒的过程中，所述转子定子施加100J/g至2000J/g的比机械能。

6.前述权利要求1的方法，其中将所述进料淀粉剪切成淀粉颗粒在不存在表面活性剂下进行。

7.前述权利要求1的方法，其中剪切所述进料淀粉产生具有起始分子量的可溶性淀粉；和

将所述可溶性淀粉从起始分子量降低至小于该起始分子量的最终分子量。

8.前述权利要求1的方法，其中在25℃保持24小时之后，基于所述稳定分散体的总重量含有45至55wt％所述淀粉颗粒的稳定分散体的粘度小于10,000cP，其中所述粘度使用Brookfield粘度计在25℃测量，所述Brookfield粘度计使用100rpm的3号心轴。

9.前述权利要求中任一项的方法，包括从所述稳定分散体的淀粉颗粒至少部分移除所述水性液体从而形成平均粒度直径不大于2微米的干燥的可再分散粉末。