CN105061677A

CN105061677A - 一种改进的淀粉浆料的制备方法

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Publication number: CN105061677A
Application number: CN201510556589.8A
Authority: CN
Inventors: 刘桂芹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2015-11-18

Abstract

本发明公开一种改进的淀粉浆料的制备方法，所述方法包括如下步骤：配制质量分数为20～50％ATS水溶液，调节所述ATS水溶液的pH值为3～5，经加热、搅拌、通入氮气等处理，滴加10～20g接枝单体，所述接枝单体中DAC与丙烯酸钠的摩尔比为0.5～2:1，加入Fe₂ ⁺-H₂O₂为引发剂，在氮气保护下反应1h，加入1.6～5mL质量分数为2％的对苯二酚溶液，用1～3mol/L？NaCO₃溶液调节反应物的pH值为4～7，再经过滤、真空干燥、粉碎、过筛等处理，得产物。本发明公开的一种两性淀粉浆料具有工艺简单、上浆粘度大、退浆容易等优点，主要运用于经纱上浆领域。

Description

一种改进的淀粉浆料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种经纱上浆浆料的制备方法，尤其涉及一种改进的淀粉浆料的制备方法。

背景技术

淀粉接枝共聚物已广泛应用在纺织经纱上浆、水处理、油田、造纸等领域。以往对淀粉进行接枝改性，多采用的是单体丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸酯类等，来提高淀粉在纺织经纱上浆中的应用性能。(如张晓东,刘馨,杨松杰；纺织学报[J]；LCA,LAT共聚浆料的研制与应用；1997年03期。)而这些淀粉接枝共聚物在水中ζ电位与纤维一样都呈负电，使得黏胶层与纤维之间因同种电荷而相互排斥，不利于对纤维的黏合强度。

通过在淀粉主链上引入带正电荷的支链，利用淀粉与纤维之间产生的静电引力，从而有可能增加对纤维的黏合强度。(参见祝忠秋；江南大学[D]；季铵盐阳离子型接枝淀粉浆料的研究；2013年)但是，这种阳离子淀粉会给退浆带来难题。

发明内容

针对当前技术的缺陷，本发明旨在公开一种改进的淀粉浆料的制备方法。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：所述方法包括如下步骤：配制质量分数为20～50％的酸解淀粉水溶液，调节所述酸解淀粉水溶液溶液的pH值为3～5，经加热、搅拌处理，通入氮气30～60min，滴加10～20g接枝单体，所述接枝单体中丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与丙烯酸钠的摩尔比为0.5～2:1，加入15～30mL质量分数为0.5～1％FeSO₄·(NH4)₂SO₄和10～30mL质量分数为0.5～2.0％H₂O₂溶液，然后在氮气保护下反应1h。然后，加入1.6～5mL质量分数为2％的对苯二酚溶液，用1～3mol/LNaCO₃溶液调节反应物的pH值为4～7，然后过滤，真空干燥，粉碎，过筛，得产物。反应方程式如下：

本发明的优点在于：工艺简单、上浆粘度大、退浆容易，主要运用于经纱上浆领域。

附图说明

图1为本发明中两性淀粉浆料的热重分析图。

图2为酸解淀粉(ATS)浆料、丙烯酸钠接枝淀粉浆料、本发明的两性淀粉浆料以及丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)接枝淀粉浆料的红外光谱图。

具体实施方式

本发明实施例采用粗纱浸浆法测试黏附力，测试步骤如下：

将接枝淀粉9g(干重)，分散在去离子水中配成1％(w/w)的淀粉分散液，并移入1000mL四口烧瓶中。水浴加热至95℃后恒速保温1h，接着取出烧瓶将浆液倒入95℃的超级恒温水浴锅内的特制不锈钢水槽里。把已绕在自制铝框的粗纱浸入浆液中保持5min，放在空气中悬挂，待粗纱晾干后裁剪，装袋。在相对湿度65％、温度20℃的条件下平衡24h，并在HD026NS型万能强力仪上设置测试参数(夹持隔距为100mm，上升速度50mm/min，样本容量为20)后，开始测试粗纱黏附力。

本发明实施例采用碱氧化退浆工艺进行退浆。退浆工艺：NaOH2g/L，JFC2g/L，H₂O₂4mL/L，浴比1:50。纱条在退浆液中加热30min，然后用热蒸馏水洗涤三次并干燥。退浆效率按式(2.29)计算：

D E (%) = \frac{W_{1} - W_{2}}{W_{1} - W_{0}} \times 100

式中：DE—淀粉的退浆效率，％；

W₀—绞纱上浆前，纱线的绝对干重，g；

W₁—绞纱上浆后，纱线的干燥质量，g；

W₂—绞纱退浆后，纱线的干燥质量，g。

本发明是实施例的热重分析在TGA/SDTA851e热重分析仪器上进行。测试条件：氮气流速为200mL/min，以10℃/min升温速度从25℃升到600℃。

本发明实施例采用KBr混合压片法测试红外光谱图。样品经提纯后，烘干，然后与KBr(按照比例1:100)一起充分混合，研碎，压片，放在NicoletNexus470型红外仪上按照仪器规定进行操作，开始扫描样品测定红外光谱，扫描范围为4000～400cm^～1。

实施例1

配制质量分数为30％的酸解淀粉(ATS)水溶液，调节所述酸解淀粉(ATS)水溶液溶液的pH值为3.2，经加热、搅拌处理，通入氮气45min，滴加12g丙烯酸钠，加入18mL质量分数为0.8％FeSO₄·(NH₄)₂SO₄和15mL质量分数为1.2％H₂O₂溶液，然后在氮气保护下反应1h。然后，加入3mL质量分数为2％的对苯二酚溶液，用1.5mol/LNaCO₃溶液调节反应物的pH值为5，然后过滤，真空干燥，粉碎，过筛，得产物。通过计算，产物的黏附力为123.6N，退浆率为94.2％。

实施例2

配制质量分数为30％的酸解淀粉(ATS)水溶液，调节所述酸解淀粉(ATS)水溶液溶液的pH值为3.2，经加热、搅拌处理，通入氮气45min，滴加12g接枝单体，所述接枝单体中丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与丙烯酸钠的摩尔比为0.5:1，加入18mL质量分数为0.8％FeSO₄·(NH₄)₂SO₄和15mL质量分数为1.2％H₂O₂溶液，然后在氮气保护下反应1h。然后，加入3mL质量分数为2％的对苯二酚溶液，用1.5mol/LNaCO₃溶液调节反应物的pH值为5，然后过滤，真空干燥，粉碎，过筛，得产物。通过计算，产物的黏附力为125.4N，退浆率为92.2％。

如图1所述，产物的失重主要分为三个阶段，第一阶段从37℃到91℃，该失重显然是由淀粉中水分的丢失所导致；第二阶段失重主要是淀粉的热分解所致，该阶段主要在241℃到332℃范围内发生失重；第三阶段产物中的两性接枝支链分解所致，分解温度范围为374℃至521℃。TG～DTG分析表明了两性接枝支链的存在，它的引入提高了淀粉的热稳定性。

实施例3

配制质量分数为30％的酸解淀粉(ATS)水溶液，调节所述酸解淀粉(ATS)水溶液溶液的pH值为3.2，经加热、搅拌处理，通入氮气45min，滴加12g接枝单体，所述接枝单体中丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与丙烯酸钠的摩尔比为0.8:1，加入18mL质量分数为0.8％FeSO₄·(NH₄)₂SO₄和15mL质量分数为1.2％H₂O₂溶液，然后在氮气保护下反应1h。然后，加入3mL质量分数为2％的对苯二酚溶液，用1.5mol/LNaCO₃溶液调节反应物的pH值为5，然后过滤，真空干燥，粉碎，过筛，得产物。通过计算，产物的黏附力为127.7N，退浆率为91.1％。

实施例4

配制质量分数为30％的酸解淀粉(ATS)水溶液，调节所述酸解淀粉(ATS)水溶液溶液的pH值为3.2，经加热、搅拌处理，通入氮气45min，滴加12g接枝单体，所述接枝单体中丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与丙烯酸钠的摩尔比为1:1，加入18mL质量分数为0.8％FeSO₄·(NH₄)₂SO₄和15mL质量分数为1.2％H₂O₂溶液，然后在氮气保护下反应1h。然后，加入3mL质量分数为2％的对苯二酚溶液，用1.5mol/LNaCO₃溶液调节反应物的pH值为5，然后过滤，真空干燥，粉碎，过筛，得产物。通过计算，产物的黏附力为131.2N，退浆率为90.2％。

实施例5

配制质量分数为30％的酸解淀粉(ATS)水溶液，调节所述酸解淀粉(ATS)水溶液溶液的pH值为3.2，经加热、搅拌处理，通入氮气45min，滴加12g接枝单体，所述接枝单体中丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与丙烯酸钠的摩尔比为1.5:1，加入18mL质量分数为0.8％FeSO₄·(NH₄)₂SO₄和15mL质量分数为1.2％H₂O₂溶液，然后在氮气保护下反应1h。然后，加入3mL质量分数为2％的对苯二酚溶液，用1.5mol/LNaCO₃溶液调节反应物的pH值为5，然后过滤，真空干燥，粉碎，过筛，得产物。通过计算，产物的黏附力为133.1N，退浆率为87.4％。

实施例6

配制质量分数为30％的酸解淀粉(ATS)水溶液，调节所述酸解淀粉(ATS)水溶液溶液的pH值为3.2，经加热、搅拌处理，通入氮气45min，滴加12g接枝单体，所述接枝单体中丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与丙烯酸钠的摩尔比为1.8:1，加入18mL质量分数为0.8％FeSO₄·(NH₄)₂SO₄和15mL质量分数为1.2％H₂O₂溶液，然后在氮气保护下反应1h。然后，加入3mL质量分数为2％的对苯二酚溶液，用1.5mol/LNaCO₃溶液调节反应物的pH值为5，然后过滤，真空干燥，粉碎，过筛，得产物。通过计算，产物的黏附力为134.4，退浆率为83.3％。

实施例7

配制质量分数为30％的酸解淀粉(ATS)水溶液，调节所述酸解淀粉(ATS)水溶液溶液的pH值为3.2，经加热、搅拌处理，通入氮气45min，滴加12g接枝单体，所述接枝单体中丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与丙烯酸钠的摩尔比为2:1，加入18mL质量分数为0.8％FeSO₄·(NH₄)₂SO₄和15mL质量分数为1.2％H₂O₂溶液，然后在氮气保护下反应1h。然后，加入3mL质量分数为2％的对苯二酚溶液，用1.5mol/LNaCO₃溶液调节反应物的pH值为5，然后过滤，真空干燥，粉碎，过筛，得产物。通过计算，产物的黏附力为136.3N，退浆率为81.5％。

实施例8

配制质量分数为30％的酸解淀粉(ATS)水溶液，调节所述酸解淀粉(ATS)水溶液溶液的pH值为3.2，经加热、搅拌处理，通入氮气45min，滴加12g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)，加入18mL质量分数为0.8％FeSO₄·(NH₄)₂SO₄和15mL质量分数为1.2％H₂O₂溶液，然后在氮气保护下反应1h。然后，加入3mL质量分数为2％的对苯二酚溶液，用1.5mol/LNaCO₃溶液调节反应物的pH值为5，然后过滤，真空干燥，粉碎，过筛，得产物。通过计算，产物的黏附力为139.9N，退浆率为79.2％。

表1为实施例1～8以及酸解淀粉(ATS)的黏附力和退浆率的统计表。

表1

从表1中可以看出，酸解淀粉(ATS)未接枝处理时，黏附力较小；两性接枝淀粉浆料的黏附力随接枝侧链中DAC引入量的增加而逐渐增大，退浆率逐渐减小。当DAC与丙烯酸钠的摩尔比为1：1时，产物的退浆率满足90％以上，黏附力有明显的提高。

分析原因：随着支链中DAC单元摩尔分数的增加，淀粉浆液的ζ电位也上升。这是因为DAC内含有带正电的季铵盐基团，支链中DAC单元摩尔分数越多，支链带正电量就越大。基于静电理论可知，当淀粉黏胶层与纤维间存在不同电荷时，接触时会因电子转移而形成双电层。而淀粉对纤维的黏附力值取决于双电层的静电作用强度。当DAC单元摩尔分数越多时，支链带正电量越大，双电层的静电作用也就越大。特别当支链结构全部为DAC单元时，带电量最大。因此，随着支链中DAC单元摩尔分数的增加，淀粉对纤维的黏附性就越好。当支链中DAC单元摩尔分数增加，ζ电位越大，会导致黏附过程中形成的双电层的静电作用增强，从而不利于淀粉的退除。

如图2所示，酸解淀粉、实施例1、实施例4以及实施例8的红外光谱分别为图中的曲线a、b、c和d。可见，曲线b、c和d在保留原淀粉的特征吸收峰的同时，各自都出现了新的特征吸收峰。其中，曲线b在1731cm^～1的特征峰为丙烯酸钠中羧酸盐基团的C＝O的对称伸缩振动吸收峰，并且还在1571cm^～1出现了羧酸盐基团的C＝O不对称伸缩振动吸收峰。而曲线c在1727cm^～1、1572cm^～1和1481cm^～1处同时出现了特征吸收峰，它们分别对应着支链中酯羰基的伸缩对称振动吸收峰、羧酸盐基团的C＝O不对称伸缩振动吸收峰以及C～N键的特征吸收峰。这些新的特征吸收峰表明相应的支链成功地接枝到淀粉大分子链上。曲线d在1729cm^～1和1483cm^～1出现的特征吸收峰，分别对应了DAC中的酯C＝O的伸缩对称振动吸收峰和C～N键的特征吸收峰。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种改进的淀粉浆料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：配制质量分数为20～50％的酸解淀粉水溶液，调节所述酸解淀粉水溶液的pH值为3～5，经加热、搅拌处理，通入氮气30～60min，滴加10～20g接枝单体，所述接枝单体中丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与丙烯酸钠的摩尔比为0.5～2:1，加入15～30mL质量分数为0.5～1％FeSO4·(NH₄)₂SO₄和10～30mL质量分数为0.5～2.0％H₂O₂溶液，在氮气保护下反应1h，加入1.6～5mL质量分数为2％的对苯二酚溶液，用1～3mol/LNaCO₃溶液调节反应物的pH值为4～7再经过滤、真空干燥、粉碎、过筛处理，得产物；反应方程式如下：