CN103435855B - 一种纳米阳离子淀粉的制备方法 - Google Patents
一种纳米阳离子淀粉的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103435855B CN103435855B CN201310398219.7A CN201310398219A CN103435855B CN 103435855 B CN103435855 B CN 103435855B CN 201310398219 A CN201310398219 A CN 201310398219A CN 103435855 B CN103435855 B CN 103435855B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- starch
- cationic
- nanometer
- cationic starch
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 title claims abstract description 69
- 239000008107 starch Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 title claims abstract description 67
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 26
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 11
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N Dialdehyde 11678 Chemical compound N1C2=CC=CC=C2C2=C1[C@H](C[C@H](/C(=C/O)C(=O)OC)[C@@H](C=C)C=O)NCC2 ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N 0.000 claims description 5
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 claims description 4
- 235000016735 Manihot esculenta subsp esculenta Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000004902 Softening Agent Substances 0.000 claims description 4
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- LRWZZZWJMFNZIK-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-3-methyloxirane Chemical compound CC1OC1Cl LRWZZZWJMFNZIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- -1 methane amide Chemical class 0.000 claims description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003113 alkalizing effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 abstract 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 abstract 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 description 1
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000004530 micro-emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳米阳离子淀粉的制备方法。该方法以原淀粉为原料,加入增塑剂,阳离子醚化剂,碱化剂,在高速搅拌机混合均匀,通过六节筒体的双螺杆挤压机挤压,在第五节筒体处以液体喷枪注入交联剂,物料挤压后通过挤压机出料口,再经干燥、冷却、粉碎后得到纳米阳离子淀粉。本发明制得的纳米阳离子淀粉,阳离子取代度为0.01-0.28,平均粒径100-400nm,且粘度低、流变性好、粘结强度高、成膜性好;在国内首次用双螺杆挤压机生产了纳米阳离子淀粉,且为纳米阳离子淀粉在造纸工业中的应用提供了基础。
Description
技术领域
本发明属于淀粉变性技术领域,特别涉及一种纳米阳离子淀粉的制备方法。
背景技术
淀粉是一种由葡萄糖组成的天然高分子碳水化合物,具有支链和直链两种结构,广泛存在于植物的种子、块茎和果实中,是一种可再生、无毒、可生物降解、资源丰富的绿色产品。淀粉分子上有很多羟基,在一定温度条件下,能吸水膨胀而糊化,具有一定的粘性和粘着力,在工业上有较广泛的应用。但天然原淀粉因其结构和性能上的缺陷影响了它的广泛应用。阳离子淀粉是变性淀粉的主要品种之一,与天然原淀粉相比,具有流动性好、粘度稳定性高、渗透性强、粘结力好等优点,在造纸行业中应用广泛。
制备阳离子淀粉的方法主要有湿法和干法。湿法生产用水量大,污染环境,且工艺生产流程长,干燥能耗高,生产成本高;干法存在淀粉与化学试剂混合不均匀,产品溶解性差等问题,应用上受到限制。一般制备纳米淀粉的途径主要有:物理法,如机械球磨、气流粉碎、超声波处理等;化学法,如酸、碱降解;生物法,如生物酶水解,以及反相微乳液法。由于淀粉固有的分子结构特性,采用以上方法制备纳米淀粉都存在一定的局限性。
采用双螺杆挤压技术生产纳米阳离子淀粉,工艺简单,无污水产生,反应效率高,生产成本低。挤压法生产纳米阳离子淀粉,淀粉糊化同时发生,改善了湿法生产的产品使用前经过蒸煮才能溶解水中的缺点。
本发明为实现采用双螺杆挤压技术大规模生产纳米阳离子淀粉奠定了很好的基础。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米阳离子淀粉的制备方法。所得的纳米阳离子淀粉带有较强的正电荷,且淀粉糊液具有粘度低、流变性好、粘结强度高、成膜性好等优良特性。
本发明的技术方案为:一种纳米阳离子淀粉的制备方法,以原淀粉为原料,加入增塑剂,阳离子醚化剂,碱化剂,在高速搅拌机混合均匀,通过六节筒体的双螺杆挤压机挤压,在第五节筒体处以液体喷枪注入交联剂,物料挤压后通过挤压机出料口,再经干燥、冷却、粉碎后得到纳米阳离子淀粉;
1)制备混合料
按比例称取原淀粉,加入塑化剂,阳离子醚化剂,碱化剂,加蒸馏水调节体系水分含量至20-30%,在高速搅拌机混合均匀;
2)双螺杆挤压机挤压条件控制
螺杆转速300-400rpm,挤压机六段温度分别设定为50-60℃,70-90℃,100-110℃,110-120℃,120-130℃,130-135℃,挤压机出料口的模头孔径为5-10mm;
3)挤压
将混合料放入双螺杆挤压机,经由喂料器进入挤压机内挤压,完成淀粉的阳离子化,并在挤压机第五节筒体处以液体喷枪注入交联剂,使已塑化阳离子化的淀粉分子的碳六原子通过交联剂的官能团互相连接,形成稳定的纳米阳离子淀粉微粒;
4)干燥、粉碎
将通过双螺杆挤压机挤压反应后所得产物放入烘箱,烘箱温度30-45℃,对挤出物进行烘干,在室温下冷却,用粉碎机粉碎,得纳米阳离子淀粉产品。
本发明所用的原淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉中的一种。
所述的增塑剂是甲酰胺、水、甘油、尿素中的一种或两种混合物,用量为原淀粉绝干量的5%-20%。
所述的阳离子醚化剂为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵,用量为原淀粉绝干量的1%-30%。
所述的碱化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种混合物,用量为原淀粉绝干量的0.1%-8%。
所述的交联剂为环氧氯丙烷、乙二醛、甲醛中的一种或两种混合物,用量为原淀粉绝干量的0.1%-5%。
本发明的有益效果:本发明采用双螺杆挤压技术生产纳米阳离子淀粉,原料易得,生产工艺简单,生产成本降低,绿色无污染,可生物降解。挤压法生产的纳米阳离子淀粉,淀粉的糊化同时发生,且为纳米级粒子,产品溶于水,改善了湿法生产出的产品使用前要经过蒸煮后才能溶解在水中的缺点。
本发明制得的产品纳米阳离子淀粉,阳离子取代度为0.01-0.28,平均粒径100-400nm,在国内首次用双螺杆挤压机生产了纳米阳离子淀粉,且为纳米阳离子淀粉在造纸工业中的应用提供了基础。
具体实施方式
实施例1:
称取5000g玉米淀粉,加入甘油500g,2,3-环氧丙基三甲基氯化铵300g,氢氧化钠100g,加蒸馏水调节体系水分含量至25%,在高速搅拌机混合均匀。调节双螺杆挤压机螺杆转速300rpm,挤压机六段温度分别设定为60℃,80℃,100℃,110℃,120℃,130℃,挤压机出料口的模头孔径为5mm。将混合料放入双螺杆挤压机,经由喂料器进入挤压机内挤压,并在挤压机第五节筒体处以液体喷枪注入交联剂乙二醛50g。将挤出物放入烘箱,烘箱温度35℃,对挤出物进行烘干,在室温下冷却,用粉碎机粉碎,得纳米阳离子淀粉产品。
实施例2:
称取5000g木薯淀粉,加入甘油350g,2,3-环氧丙基三甲基氯化铵350g,氢氧化钠125g,加蒸馏水调节体系水分含量至28%,在高速搅拌机混合均匀。调节双螺杆挤压机螺杆转速350rpm,挤压机六段温度分别设定为60℃,80℃,100℃,115℃,125℃,130℃,挤压机出料口的模头孔径为5mm。将混合料放入双螺杆挤压机,经由喂料器进入挤压机内挤压,并在挤压机第五节筒体处以液体喷枪注入交联剂乙二醛55g。将挤出物放入烘箱,烘箱温度40℃,对挤出物进行烘干,在室温下冷却,用粉碎机粉碎,得纳米阳离子淀粉产品。
实施例3:
称取8000g木薯淀粉,加入甘油800g,2,3-环氧丙基三甲基氯化铵400g,氢氧化钠160g,加蒸馏水调节体系水分含量至30%,在高速搅拌机混合均匀。调节双螺杆挤压机螺杆转速400rpm,挤压机六段温度分别设定为60℃,85℃,100℃,115℃,125℃,135℃,挤压机出料口的模头孔径为6mm。将混合料放入双螺杆挤压机,经由喂料器进入挤压机内挤压,并在挤压机第五节筒体处以液体喷枪注入交联剂乙二醛96g。将挤出物放入烘箱,烘箱温度40℃,对挤出物进行烘干,在室温下冷却,用粉碎机粉碎,得纳米阳离子淀粉产品。
Claims (6)
1.一种纳米阳离子淀粉的制备方法,其特征在于:以原淀粉为原料,加入增塑剂,阳离子醚化剂,碱化剂,在高速搅拌机混合均匀,通过六节筒体的双螺杆挤压机挤压,在第五节筒体处以液体喷枪注入交联剂,物料挤压后通过挤压机出料口,再经干燥、冷却、粉碎后得到纳米阳离子淀粉;主要步骤为:
1)制备混合料:按比例称取原淀粉,加入塑化剂,阳离子醚化剂,碱化剂,加蒸馏水调节体系水分含量至20-30%,在高速搅拌机混合均匀;
2)挤压:将混合料经由喂料器进入双螺杆挤压机内挤压,螺杆转速300-400rpm,挤压机六段温度分别设定为50-60℃,70-90℃,100-110℃,110-120℃,120-130℃,130-135℃,挤压机出料口的模头孔径为5-10mm;完成淀粉的阳离子化,并在挤压机第五节筒体处以液体喷枪注入交联剂,使已塑化阳离子化的淀粉分子的碳六原子通过交联剂的官能团互相连接,形成稳定的纳米阳离子淀粉微粒;
3)干燥、粉碎:将通过双螺杆挤压机挤压反应后所得产物放入烘箱,烘箱温度30-45℃,对挤出物进行烘干,在室温下冷却,用粉碎机粉碎,得纳米阳离子淀粉产品。
2.根据权利要求1所述的纳米阳离子淀粉的制备方法,其特征在于:所述的原淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉中的一种。
3.根据权利要求1所述的纳米阳离子淀粉的制备方法,其特征在于:所述的增塑剂是甲酰胺、水、甘油、尿素中的一种或两种混合物,用量为原淀粉绝干量的5%-20%。
4.根据权利要求1所述的纳米阳离子淀粉的制备方法,其特征在于:所述的阳离子醚化剂为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵,用量为原淀粉绝干量的1%-30%。
5.根据权利要求1所述的纳米阳离子淀粉的制备方法,其特征在于:所述的碱化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种混合物,用量为原淀粉绝干量的0.1%-8%。
6.根据权利要求1所述的纳米阳离子淀粉的制备方法,其特征在于:所述的交联剂为环氧氯丙烷、乙二醛、甲醛中的一种或两种混合物,用量为原淀粉绝干量的0.1%-5%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310398219.7A CN103435855B (zh) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | 一种纳米阳离子淀粉的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310398219.7A CN103435855B (zh) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | 一种纳米阳离子淀粉的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103435855A CN103435855A (zh) | 2013-12-11 |
CN103435855B true CN103435855B (zh) | 2015-07-15 |
Family
ID=49689582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310398219.7A Active CN103435855B (zh) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | 一种纳米阳离子淀粉的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103435855B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ2014363A3 (cs) * | 2014-05-27 | 2015-03-18 | Jaromír Kelárek | Papír se zvýšenou pevností a zvýšenou odolností vůči tukům |
CN107074983A (zh) * | 2014-06-02 | 2017-08-18 | 特西斯公司 | 改性的生物聚合物及其生产和使用方法 |
CN104798989A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-29 | 防城港市雅美好饲料有限公司 | 一种饲料专用预糊化淀粉的制备方法 |
CN106608919A (zh) * | 2015-10-23 | 2017-05-03 | 金东纸业(江苏)股份有限公司 | 一种阳离子淀粉的制备方法 |
CN105694757B (zh) * | 2016-03-16 | 2018-01-19 | 湖南思达奇生物科技有限公司 | 一种生物纳米胶的制备方法 |
CN110194806B (zh) * | 2019-05-21 | 2021-09-17 | 广西高源淀粉有限公司 | 一种阳离子淀粉的制备方法 |
CN111675816A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-09-18 | 中国科学院大学温州研究院(温州生物材料与工程研究所) | 一种具有粗糙表面结构的可降解淀粉微珠及其制备方法 |
-
2013
- 2013-09-05 CN CN201310398219.7A patent/CN103435855B/zh active Active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Preparation of Cationic Wheat Starch by Twin-Screw Reactive Extrusion;Ahmed Tara et al.;《Journal of Applied Polymer Science》;20040705;第93卷(第1期);第201-208页 * |
挤压法制备阳离子淀粉及其性能研究;齐晓艳;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》;20130215(第02期);B024-207 * |
淀粉基生物降解材料;何小维等;《中国轻工业出版社》;20080131;第33-34页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103435855A (zh) | 2013-12-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103435855B (zh) | 一种纳米阳离子淀粉的制备方法 | |
CN103435708B (zh) | 一种纳米两性淀粉的制备方法 | |
Xie et al. | Plasticizer combinations and performance of wood flour–poly (lactic acid) 3D printing filaments | |
CN106188642A (zh) | 一种基于改性淀粉的植物胶及其制备方法及用途 | |
CN105038284A (zh) | 一种应用木质纤维制备木塑复合材料的方法 | |
CN105011346A (zh) | 一种再造烟草薄片丝的制备方法 | |
CN104559832A (zh) | Cmc淀粉胶 | |
CN104387621A (zh) | 一种热塑性淀粉材料及其制备工艺 | |
CN106280514A (zh) | 一种植物纤维基发泡热塑母料的制备方法 | |
CN107698810A (zh) | 一种生物质全降解包装材料的制备方法 | |
CN105131339A (zh) | 一种新型可食性包装材料 | |
CN103172912A (zh) | 一种改性微晶纤维素增强淀粉塑料的制备方法 | |
CN105061818B (zh) | 一种淀粉/壳聚糖复合薄膜的吹塑成型制备方法 | |
CN105906848A (zh) | 一种植物蛋白复合包装膜的制备方法 | |
CN101864184B (zh) | 热塑性植物纤维/淀粉共混材料及其制备方法 | |
CN105131338A (zh) | 一种可食性包装材料 | |
CN103467609B (zh) | 一种纳米羧甲基淀粉的制备方法 | |
CN105694757B (zh) | 一种生物纳米胶的制备方法 | |
CN103496151B (zh) | 一种造纸涂布用纳米淀粉的制备方法 | |
CN103724667A (zh) | 一种热塑性可生物降解材料及其制备方法 | |
CN104277245A (zh) | 一种通过c2,3位氧化制备农作物秸秆增强淀粉塑料的方法 | |
CN104530244B (zh) | 一种颗粒状冷水可溶变性淀粉及其制备方法 | |
CN107214929A (zh) | 交联聚合物纳米淀粉颗粒及其制备方法 | |
CN104151628A (zh) | 一种食品包装材料及其制备方法 | |
CN104262689A (zh) | 一种稳定的淀粉基成膜组合物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230418 Address after: 410004 No. 077 Jinsha West Road, Ningxiang High tech Industrial Park, Changsha City, Hunan Province Patentee after: Guangxin new material technology (Changsha) Co.,Ltd. Address before: 410114 No. two, 960 Wan Li Li South Road, Yuhua District, Changsha, Hunan Patentee before: CHANGSHA University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |
|
TR01 | Transfer of patent right |