CN104861213B - 一种复合型淀粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合型淀粉的制备方法,包括提供原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂;采用湿法制备阳离子淀粉工艺,将所述原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在所述原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使所述反应体系中有无机微粒;在所述有无机微粒的反应体系中,所述原淀粉继续进行阳离子淀粉的转化,直到转化为满足预定要求的所述阳离子淀粉之后,得到所述复合型淀粉。通过上述方式,本发明能够提升纸机运转性能,减少复合型淀粉流失率。
Description
技术领域
本发明涉及淀粉改性技术领域,特别是涉及一种复合型淀粉的制备方法。
背景技术
阳离子淀粉是淀粉上的葡萄糖分子的羟基与胺类化合物在催化剂的催化作用下,反应生成的一种含氮衍生物,因其含有正电荷基团,而普遍用于造纸湿端。
阳离子淀粉在湿端的运用效果与其用量有很大关系,用于强度提升时,其用量一般均相对较高;但阳离子淀粉用量过高时,不仅会对纸浆脱水产生负面影响,而且还会扰乱湿端系统电荷平衡体系,降低填料留着,导致纸机产生糊网粘辊等现象,对纸机正常运转产生负面影响,并且阳离子淀粉添加量过高后,其流失率也将加大,造成废水中生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand,BOD)、化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)值升高,废水处理难度增加等问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种复合型淀粉的制备方法,能够在复合型淀粉用量较高的情况下,能够提升纸机运转性能,减少复合型淀粉流失率。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种复合型淀粉的制备方法,包括:
提供原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂;
采用湿法制备阳离子淀粉工艺,将所述原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在所述原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使所述反应体系中有无机微粒;
在所述有无机微粒的反应体系中,所述原淀粉继续进行阳离子淀粉的转化,直到转化为满足预定要求的所述阳离子淀粉之后,得到所述复合型淀粉。
其中,所述将所述原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在所述原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使所述反应体系中有无机微粒的步骤包括:
将所述无机微粒、所述原淀粉以及溶剂进行预混合,得到第一混合物;
将所述第一混合物与所述醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为所述反应体系以进行反应。
其中,所述将所述无机微粒、所述原淀粉以及溶剂进行预混合,得到第一混合物的步骤包括:
将所述无机微粒与所述溶剂进行混合,得到第二混合物;
将所述第二混合物与所述原淀粉混合,得到所述第一混合物。
其中,所述将所述原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在所述原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使所述反应体系中有无机微粒的步骤包括:
将所述原淀粉与所述溶剂混合,得到原淀粉悬浮液;
将所述无机微粒与所述醚化剂、催化剂以及保护剂混合,得到第三混合物;
将所述原淀粉悬浮液与所述第三混合物混合成为所述反应体系以进行反应。
其中,所述将所述原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在所述原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使所述反应体系中有无机微粒的步骤包括:
将所述无机微粒中的一部分与所述溶剂进行混合,得到第四混合物;
将所述第四混合物与所述原淀粉混合,得到所述第五混合物;
将所述无机微粒中的剩下部分与所述醚化剂、催化剂以及保护剂混合,得到第六混合物;
将所述第五混合物与所述第六混合物混合成为所述反应体系以进行反应。
其中,所述无机微粒的质量为所述原淀粉质量的1%~50%。
其中,所述无机微粒的质量为所述原淀粉质量的10%~20%。
其中,所述原淀粉质量为所述原淀粉和所述溶剂总质量的30%~50%,所述醚化剂的质量为所述原淀粉质量的2%~15%,所述催化剂与所述醚化剂的摩尔比为1:1~3:1,所述保护剂的质量为所述原淀粉质量的0.5%~2%。
其中,所述原淀粉质量为所述原淀粉和所述溶剂总质量的45%,所述醚化剂的质量为所述原淀粉质量的6%~8%,所述催化剂与所述醚化剂的摩尔比为2:1~2.5:1,所述保护剂的质量为所述原淀粉质量的1%。
其中,所述反应体系反应的温度为30摄氏度~50摄氏度,反应时间为2小时~24小时。
其中,所述反应体系反应的温度为45摄氏度,反应时间为4小时~8小时。
其中,所述在所述有无机微粒的反应体系中,所述原淀粉继续进行阳离子淀粉的转化,直到转化为满足预定要求的所述阳离子淀粉的步骤之后,还包括:
向包括所述满足预定要求的所述阳离子淀粉的反应后的体系中加入酸,以使得所述反应后的体系的PH值为7~9。
其中,所述PH值为7.35~8.5。
其中,所述酸为草酸、柠檬酸、醋酸中的一种以上。
其中,所述无机微粒为二氧化钛、碳酸钙、高岭土、硅石、硅酸钠、滑石粉、瓷土中的一种以上。
其中,所述原淀粉为玉米原淀粉、木薯原淀粉、甘薯原淀粉、马铃薯原淀粉、小麦原淀粉中的一种以上。
其中,所述醚化剂为季铵盐、叔胺盐中的一种以上。
其中,所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化锂中的一种以上。
其中,所述保护剂为氯化钠、硫酸镁、硫酸钠中的一种以上。
本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明在湿法制备阳离子淀粉工艺中,在所述原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使所述反应体系中有无机微粒,在反应过程中,无机微粒能够在搅拌混合过程中促进原淀粉颗粒与醚化剂、催化剂的充分接触,从而提高原淀粉阳离子化程度,而最终改性而成的带有阳离子基团的淀粉分子会附在无机微粒物的体表之上,形成复合型淀粉;在进入造纸湿端后,复合型淀粉上的阳离子基团吸附浆料中的细小纤维和填料,被吸附的细小纤维和填料又和其它的复合型淀粉上的阳离子基团相互吸引,最终形成利于浆料中细小成分留着的庞大体系;使得在复合型淀粉用量较高的情况下,能够提升纸机运转性能,减少复合型淀粉流失率。
附图说明
图1是本发明一种复合型淀粉的制备方法一实施方式的流程图;
图2是本发明一种复合型淀粉的制备方法另一实施方式的流程图;
图3是本发明一种复合型淀粉的制备方法又一实施方式的流程图;
图4是本发明一种复合型淀粉的制备方法又一实施方式的流程图;
图5是本发明一种复合型淀粉的制备方法又一实施方式的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
参阅图1,本发明实施方式提供一种复合型淀粉的制备方法,包括:
步骤S101:提供原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂;
本发明实施方式对原淀粉进行阳离子改性,醚化剂是一种胺类化合物,用于与原淀粉发生反应,使原淀粉分子上带有阳离子基团,催化剂一般为碱性物质,保护剂用于防止反应过程中淀粉淀粉糊化。溶剂用于为湿法制备阳离子淀粉提供反应环境,溶剂可以是水或有机溶剂。
步骤S201:采用湿法制备阳离子淀粉工艺,将原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使反应体系中有无机微粒;
湿法制备阳离子淀粉工艺一般为将原淀粉加入溶剂中进行调浆,调成一定浓度淀粉悬浮液,再加入醚化剂、催化剂以及保护剂充分混合,在反应器中以一定温度进行反应,反应结束后,向反应器中加入酸,以中和碱,然后经过湿筛、洗涤和脱水干燥的步骤,得到成品。
本发明实施方式在上述湿法制备阳离子淀粉工艺的基础上,在原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使反应体系中有无机微粒;原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前是指原淀粉与醚化剂发生阳离子醚化反应完成之前;使反应体系中有无机微粒,一般是在上述向反应容器中加入酸的步骤之前将无机微粒加入,也可以是在原淀粉与醚化剂混合进入反应器进行反应之前将无机微粒加入,或者是在原淀粉与醚化剂混合进入反应器进行反应的过程中将无机微粒加入。无机微粒是指无机物微小颗粒,可以采用造纸行业中常用的无机物填料颗粒。
步骤S103:在有无机微粒的反应体系中,原淀粉继续进行阳离子淀粉的转化,直到转化为满足预定要求的阳离子淀粉之后,得到复合型淀粉;
将无机微粒加入反应体系后,在混合有无机微粒的体系中,原淀粉继续与醚化剂发生阳离子醚化反应,直到原淀粉与醚化剂反应完成,原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉,并与无机微粒形成复合型淀粉,经过加酸中和、湿筛、洗涤和脱水干燥得到最后成品。
本发明实施方式在湿法制备阳离子淀粉工艺中,在原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使反应体系中有无机微粒,在反应过程中,无机微粒能够在搅拌混合过程中促进原淀粉颗粒与醚化剂、催化剂的充分接触,从而提高原淀粉阳离子化程度,而最终改性而成的带有阳离子基团的淀粉分子会附在无机微粒物的体表之上,形成复合型淀粉;在进入造纸湿端后,复合型淀粉上的阳离子基团吸附浆料中的细小纤维和填料,被吸附的细小纤维和填料又和其它的复合型淀粉上的阳离子基团相互吸引,最终形成利于浆料中细小成分留着的庞大体系;使得在复合型淀粉用量较高的情况下,对湿纸幅脱水影响很小,无粘网现象,在烘干部也干燥时也不会产生粘缸现象,能够提升纸机运转性能,减少复合型淀粉流失率。并且与传统阳离子淀粉相比,本发明实施方式的复合型淀粉与一般的阳离子淀粉相比,可大幅降低每吨成品生产成本,提升湿端淀粉用量,提升成纸的强度和纸张灰分含量,可替代石化产品生产的干/湿强剂。
参阅图2,其中,在本发明一实施方式中,步骤S102中将原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使反应体系中有无机微粒的步骤包括:
步骤S201:将无机微粒、原淀粉以及溶剂进行预混合,得到第一混合物;
将无机微粒与原淀粉、溶剂混合并搅拌,使其混合充分,得到第一混合物。
步骤S202:将第一混合物与醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应;
将第一混合物与醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系,并将该反应体系通过湿法制备阳离子淀粉的工艺进行反应。
通过先将无机微粒与原淀粉以及溶剂混合得到第一混合物,再将第一混合物与醚化剂、催化剂以及保护剂混合,再进入反应器中反应,可以使无机微粒预先与原淀粉混合均匀,再与醚化剂混合反应,提高反应效率和原淀粉阳离子化程度,并且在对原淀粉进行阳离子化的整个过程中,都有无机微粒参与,在无机微粒的作用下,使得原淀粉颗粒与醚化剂、催化剂充分接触,进一步提高原淀粉的阳离子化程度。
参阅图3,其中,在本发明另一实施方式中,步骤S201将无机微粒、原淀粉以及溶剂进行预混合,得到第一混合物的步骤包括:
步骤S301:将无机微粒与溶剂进行混合,得到第二混合物;
步骤S302:将第二混合物与原淀粉混合,得到第一混合物;
将无机微粒先与溶剂进行混合,例如,与水混合,并充分搅拌,可以使无机微粒在溶剂中分散均匀,得到第二混合物,再将原淀粉与第二混合物混合,有利于无机微粒与原淀粉混合充分,并且先将无机微粒与溶剂混合,使无机微粒表面预先润湿,有利于后续无机微粒与带有阳离子基团的淀粉分子结合,形成复合型淀粉。
参阅图4,其中,在本发明又一实施方式中,步骤S102中将原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使反应体系中有无机微粒的步骤包括:
步骤S401:将原淀粉与溶剂混合,得到原淀粉悬浮液;
先将原淀粉与溶剂混合,并搅拌使其混合充分,得到原淀粉悬浮液。
步骤S402:将无机微粒与醚化剂、催化剂以及保护剂混合,得到第三混合物;
无机微粒可以与固体的醚化剂、催化剂和保护剂先混合充分,得到第三混合物;也可先将醚化剂、催化剂以及保护剂预先溶于一定量的溶剂中,例如,溶于水中,再将无机微粒加入溶有醚化剂、催化剂以及保护剂的溶液中,这样可促进无机微粒的分散。
步骤S403:将原淀粉悬浮液与第三混合物混合成为反应体系以进行反应;
将原淀粉悬浮液与第三混合物混合成为反应体系,并将该反应体系通过湿法制备阳离子淀粉的工艺进行反应。
通过先将原淀粉与溶剂混合得到原淀粉悬浮液,将无机微粒与醚化剂、催化剂以及保护剂混合得到第三混合物,再将原淀粉悬浮液与第三混合物混合,再进入反应器中反应,可以使无机微粒预先与醚化剂以及催化剂混合均匀,再与原淀粉混合反应,提高反应效率和原淀粉阳离子化程度,并且在对原淀粉进行阳离子化的整个过程中,都有无机微粒参与,在无机微粒的作用下,使得原淀粉颗粒与醚化剂、催化剂充分接触,进一步提高原淀粉的阳离子化程度。
参阅图5,其中,在本发明又一实施方式中,步骤S102中将原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使反应体系中有无机微粒的步骤包括:
步骤S501:将无机微粒中的一部分与溶剂进行混合,得到第四混合物;
将无机微粒中的一部分,例如50%,预先与溶剂混合,例如,与水混合,并充分搅拌使无机微粒在溶剂中充分分散,得到第四混合物;
步骤S502:将第四混合物与原淀粉混合,得到第五混合物;
将无机微粒的一部分预先与溶剂混合,可使无机微粒先在溶剂中充分分散,再加入原淀粉,有利于无机微粒与原淀粉充分混合。
步骤S503:将无机微粒中的剩下部分与醚化剂、催化剂以及保护剂混合,得到第六混合物;
将无机微粒中的剩下部分,例如,剩下的50%,与醚化剂、催化剂以及保护剂混合,并搅拌,使无机微粒与醚化剂充分混合。
步骤S504:将第五混合物与第六混合物混合成为反应体系以进行反应;
将第五混合物和第六混合物混合成为反应体系,并将该反应体系通过湿法制备阳离子淀粉的工艺进行反应。
将无机微粒分成两部分,一部分先与溶剂混合得到第四混合物,在将第四混合物与原淀粉混合得到第五混合物,使一部分无机微粒与原淀粉混合充分,剩下部分无机微粒与醚化剂、催化剂以及保护混合得到第六混合物,使剩下部分的无机微粒与醚化剂混合充分,再将第五混合物和第六混合物混合反应,这样有利于无机微粒与原淀粉以及醚化剂充分混合接触,提高反应效率和原淀粉阳离子化程度;并且在对原淀粉进行阳离子化的整个过程中,都有无机微粒参与,在无机微粒的作用下,使得原淀粉颗粒与醚化剂、催化剂充分接触,进一步提高原淀粉的阳离子化程度。
在本发明其它实施方式中,也可在原淀粉、醚化剂、催化剂以及保护剂在反应器中反应的过程中,加入无机微粒。
其中,无机微粒的质量为原淀粉质量的1%~50%,例如1%、2%、15%或50%等。
其中,无机微粒的质量为原淀粉质量的10%~20%,例如10%、17%或20%等。
其中,原淀粉质量为原淀粉和溶剂总质量的30%~50%,例如30%、35%、40%或50%等,醚化剂的质量为原淀粉质量的2%~15%,例如2%、3%、7%或15%等,催化剂与醚化剂的摩尔比为1:1~3:1,例如1:1、2:1、16:7、5:3或3:1等,保护剂的质量为原淀粉质量的0.5%~2%,例如0.5%、1%、0.8%或2%等。
其中,原淀粉质量为原淀粉和溶剂总质量的45%,醚化剂的质量为原淀粉质量的6%~8%,例如6%、7%或8%等,催化剂与醚化剂的摩尔比为2:1~2.5:1,例如2:1、2.2:1或2.5:1等,保护剂的质量为原淀粉质量的1%。
其中,反应体系反应的温度为30摄氏度~50摄氏度,例如30摄氏度、35摄氏度、45摄氏度或50摄氏度等;即在反应容器中发生阳离子醚化反应的温度为30摄氏度~50摄氏度。反应时间为2小时~24小时,例如2小时、4小时、6小时或24小时等。
其中,反应体系反应的温度为45摄氏度,反应时间为4小时~8小时,例如4小时、6小时或8小时等。
其中,在本发明又一实施方式中,步骤S103中在有无机微粒的反应体系中,原淀粉继续进行阳离子淀粉的转化,直到转化为满足预定要求的阳离子淀粉的步骤之后,还包括:
向包括满足预定要求的阳离子淀粉的反应后的体系中加入酸,以使得反应后的体系的PH值为7~9,例如PH值为7、7.5、8或9等。
即在上述湿法制备阳离子淀粉的工艺中,向反应器中加入酸,以使得反应器中反应体系的PH值为7~9。
其中,向反应器中加入酸后,反应体系的PH值为7.35~8.5,例如7.35、7.8或8.5等。
其中,酸为草酸、柠檬酸、醋酸中的一种以上。例如,酸为柠檬酸或柠檬酸与草酸的混合物。
其中,无机微粒为二氧化钛、碳酸钙、高岭土、硅石、硅酸钠、滑石粉、瓷土中的一种以上。其中碳酸钙可为研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙等。
其中,原淀粉为玉米原淀粉、木薯原淀粉、甘薯原淀粉、马铃薯原淀粉、小麦原淀粉中的一种以上。
其中,醚化剂为季铵盐、叔胺盐中的一种以上。例如,醚化剂可为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、亚甲基二甲胺硫酸盐、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、二乙基胺乙基氯中的一种以上。
其中,催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化锂中的一种以上。
其中,保护剂为氯化钠、硫酸镁、硫酸钠中的一种以上。
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明:
实施方式1
将1质量份的研磨碳酸钙、100质量份的木薯原淀粉以及水进行混合调浆,使得木薯原淀粉的质量占木薯原淀粉和水的总质量的30%,得到第一混合物,再将第一混合物与2质量份的二乙基胺乙基氯、2质量份的氢氧化钠以及0.5质量份的氯化钠加入反应器中进行反应,控制反应器中的反应温度为30摄氏度,反应2小时后,加入草酸中和碱,将反应器中反应体系的PH值调节为7,完成后通过湿筛、洗涤、脱水干燥后得到复合型淀粉。
实施方式2
将15质量份的沉淀碳酸钙和水预先混合,得到第二混合物,再将第二混合物与100质量份的玉米原淀粉混合调浆,使得玉米原淀粉的质量占玉米原淀粉和水的总质量的40%,得到第一混合物,再将第一混合物与7质量份的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、16质量份的氢氧化钠以及1质量份的氯化钠加入反应器中进行反应,控制反应器中的反应温度为45摄氏度,反应6小时后,加入柠檬酸中和碱,将反应器中反应体系的PH值调节为7.5,完成后通过湿筛、洗涤、脱水干燥后得到复合型淀粉。
实施方式3
将100质量份的小麦原淀粉与水混合,使得小麦原淀粉的质量占小麦原淀粉和水的总质量的50%,得到小麦原淀粉悬浮液,将50质量份的研磨碳酸钙、15质量份的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、45质量份的氢氧化钠以及2质量份的氯化钠混合,得到第三混合物,将第三混合物与小麦原淀粉悬浮液加入至反应器中进行反应,控制反应器中的反应温度为50摄氏度,反应24小时后,加入柠檬酸中和碱,将反应器中反应体系的PH值调节为7.9,完成后通过湿筛、洗涤、脱水干燥后得到复合型淀粉。
实施方式4
将1质量份的二氧化钛与水混合,得到第四混合物,将100质量份的甘薯原淀粉与第四混合物混合调浆,使甘薯原淀粉的质量占甘薯原淀粉和水的总质量的35%,得到第五混合物,将1质量份的二氧化钛与3质量份的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、5质量份的氢氧化钠以及0.8质量份的氯化钠混合,得到第六混合物,将第六混合物与第五混合物加入至反应器中进行反应,控制反应器中的反应温度为35摄氏度,反应4小时后,加入草酸中和碱,将反应器中反应体系的PH值调节为8,完成后通过湿筛、洗涤、脱水干燥后得到复合型淀粉。
对比例1
将100质量份的木薯原淀粉与水进行混合调浆,使得木薯原淀粉的质量占木薯原淀粉和水的总质量的30%,得到木薯原淀粉悬浮液,再将木薯原淀粉悬浮液与2质量份的二乙基胺乙基氯、2质量份的氢氧化钠以及0.5质量份的氯化钠加入反应器中进行反应,控制反应器中的反应温度为30摄氏度,反应2小时后,加入草酸中和碱,将反应器中反应体系的PH值调节为7,完成后通过湿筛、洗涤、脱水干燥后得到阳离子改性淀粉。
对比例2
将100质量份的玉米原淀粉与水进行混合调浆,使得玉米原淀粉的质量占玉米原淀粉和水的总质量的40%,得到玉米原淀粉悬浮液,再将玉米原淀粉悬浮液与7质量份的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、16质量份的氢氧化钠以及1质量份的氯化钠加入反应器中进行反应,控制反应器中的反应温度为45摄氏度,反应6小时后,加入柠檬酸中和碱,将反应器中反应体系的PH值调节为7,完成后通过湿筛、洗涤、脱水干燥后得到阳离子改性淀粉。
对比例3
将100质量份的小麦原淀粉与水进行混合调浆,使得小麦原淀粉的质量占小麦原淀粉和水的总质量的50%,得到小麦原淀粉悬浮液,再将小麦原淀粉悬浮液与15质量份的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、45质量份的氢氧化钠以及2质量份的氯化钠加入反应器中进行反应,控制反应器中的反应温度为50摄氏度,反应24小时后,加入柠檬酸中和碱,将反应器中反应体系的PH值调节为9,完成后通过湿筛、洗涤、脱水干燥后得到阳离子改性淀粉。
对比例4
将100质量份的甘薯原淀粉与水进行混合调浆,使得甘薯原淀粉的质量占甘薯原淀粉和水的总质量的35%,得到甘薯原淀粉悬浮液,再将甘薯原淀粉悬浮液与3质量份的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、5质量份的氢氧化钠以及0.8质量份的氯化钠加入反应器中进行反应,控制反应器中的反应温度为35摄氏度,反应4小时后,加入草酸中和碱,将反应器中反应体系的PH值调节为7,完成后通过湿筛、洗涤、脱水干燥后得到阳离子改性淀粉。
将上述实施方式1至4中得到的复合型淀粉和对比例1至4中得到的阳离子改性淀粉分别用于造纸湿端进行造纸,控制浆料配比均为28质量份针叶木化学浆,62质量份阔叶木化学浆,10质量份阔叶木化学机械浆。纸机湿端每吨绝干浆料添加18千克的复合型淀粉或阳离子改性淀粉,其它添加剂如填料、助流助滤剂、施胶剂、纸力增强剂等添加量分别相同。最终浆料物性及成纸物性如表1。
表1
传统的阳离子改性淀粉用于造纸湿端所造纸张,在阳离子改性淀粉用量达到绝干浆料质量1%时,就会出现烘箱干燥时的粘缸问题,而从表1中可以看出,本发明实施方式所制备的复合型淀粉用于造纸湿端抄造纸张,当复合型淀粉用量达到绝干浆料质量的1.8%时,也没有出现纸页成型时糊网、烘箱干燥时的粘缸问题,事实上本发明实施方式所制备的复合型淀粉用于造纸湿端抄造纸张时,复合型淀粉用量达到绝干浆料质量的2%,也不会出现上述问题。同时,从表1中可以看出,本发明实施方式所制备的复合型淀粉用于造纸湿端抄造纸张,成纸物性均有提升,例如,实施方式4中纸张的抗张指数较对比例4中纸张的抗张指数提高了2.3%,内聚力提高了38%,并且成纸的灰分也均有提升。所以本发明实施方式的复合型淀粉制备方法可有效提升造纸湿部复合型淀粉的用量,改善纸机运转性能,同时提升成纸强度。
以上仅为本发明的实施方式,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (17)
1.一种复合型淀粉的制备方法,其特征在于,包括:
提供原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂;
采用湿法制备阳离子淀粉工艺,将所述原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在所述原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使所述反应体系中有无机微粒;
在所述有无机微粒的反应体系中,所述原淀粉继续进行阳离子淀粉的转化,直到转化为满足预定要求的所述阳离子淀粉之后,向包括所述满足预定要求的所述阳离子淀粉的反应后的体系中加入酸,以使得所述反应后的体系的pH值为7.35~8.5,得到所述复合型淀粉。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在所述原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使所述反应体系中有无机微粒的步骤包括:
将所述无机微粒、所述原淀粉以及溶剂进行预混合,得到第一混合物;
将所述第一混合物与所述醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为所述反应体系以进行反应。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述将所述无机微粒、所述原淀粉以及溶剂进行预混合,得到第一混合物的步骤包括:
将所述无机微粒与所述溶剂进行混合,得到第二混合物;
将所述第二混合物与所述原淀粉混合,得到所述第一混合物。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在所述原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使所述反应体系中有无机微粒的步骤包括:
将所述原淀粉与所述溶剂混合,得到原淀粉悬浮液;
将所述无机微粒与所述醚化剂、催化剂以及保护剂混合,得到第三混合物;
将所述原淀粉悬浮液与所述第三混合物混合成为所述反应体系以进行反应。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述原淀粉、溶剂、醚化剂、催化剂以及保护剂混合成为反应体系以进行反应,同时,在所述原淀粉转化为满足预定要求的阳离子淀粉之前,使所述反应体系中有无机微粒的步骤包括:
将所述无机微粒中的一部分与所述溶剂进行混合,得到第四混合物;
将所述第四混合物与所述原淀粉混合,得到所述第五混合物;
将所述无机微粒中的剩下部分与所述醚化剂、催化剂以及保护剂混合,得到第六混合物;
将所述第五混合物与所述第六混合物混合成为所述反应体系以进行反应。
6.根据权利要求1~5任一项所述的方法,其特征在于,所述无机微粒的质量为所述原淀粉质量的1%~50%。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述无机微粒的质量为所述原淀粉质量的10%~20%。
8.根据权利要求1~5任一项所述的方法,其特征在于,所述原淀粉质量为所述原淀粉和所述溶剂总质量的30%~50%,所述醚化剂的质量为所述原淀粉质量的2%~15%,所述催化剂与所述醚化剂的摩尔比为1:1~3:1,所述保护剂的质量为所述原淀粉质量的0.5%~2%。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述原淀粉质量为所述原淀粉和所述溶剂总质量的45%,所述醚化剂的质量为所述原淀粉质量的6%~8%,所述催化剂与所述醚化剂的摩尔比为2:1~2.5:1,所述保护剂的质量为所述原淀粉质量的1%。
10.根据权利要求1~5任一项所述的方法,其特征在于,所述反应体系反应的温度为30摄氏度~50摄氏度,反应时间为2小时~24小时。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述反应体系反应的温度为45摄氏度,反应时间为4小时~8小时。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述酸为草酸、柠檬酸、醋酸中的一种以上。
13.根据权利要求1~5任一项所述的方法,其特征在于,所述无机微粒为二氧化钛、碳酸钙、高岭土、硅石、硅酸钠、滑石粉、瓷土中的一种以上。
14.根据权利要求1~5任一项所述的方法,其特征在于,所述原淀粉为玉米原淀粉、木薯原淀粉、甘薯原淀粉、马铃薯原淀粉、小麦原淀粉中的一种以上。
15.根据权利要求1~5任一项所述的方法,其特征在于,所述醚化剂为季铵盐、叔胺盐中的一种以上。
16.根据权利要求1~5任一项所述的方法,其特征在于,所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化锂中的一种以上。
17.根据权利要求1~5任一项所述的方法,其特征在于,所述保护剂为氯化钠、硫酸镁、硫酸钠中的一种以上。
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