CN106608919A

CN106608919A - 一种阳离子淀粉的制备方法

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Publication number: CN106608919A
Application number: CN201510698610.8A
Authority: CN
Inventors: 陈杰; 於旺盛; 李俊; 刘春�
Original assignee: Gold East Paper Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Gold East Paper Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2017-05-03

Abstract

本发明公开了一种阳离子淀粉的制备方法，包括：将原淀粉与水混合，配制成原淀粉悬浮液；向所述原淀粉悬浮液中加入预定量的碱性催化剂、阳离子醚化剂以及交联剂，并在第一预定条件下进行反应，得到混合液；向所述混合液中加入预定量的塑化剂，在第二预定条件下进行糊化，得到所述阳离子淀粉。通过上述方式，本发明能够显著提高浆料的留着滤水性能，进而提高纸张强度性能。

Description

一种阳离子淀粉的制备方法

技术领域

本发明涉及淀粉改性技术领域，特别是涉及一种阳离子淀粉的制备方法。

背景技术

造纸工业中常在浆料中添加助留助滤剂以增加浆料细小纤维、填料的留着率以及提升滤水性能，从而提高纸张的灰分及成纸强度。目前，助留助滤剂种类很多，其中阳离子淀粉被广泛应用。但是随着纸机车速的不断提升，短纤维阔叶木浆、化学机械浆和回收纸浆代替长纤维浆料配比提升，以及纸张灰分提升需求，要保证较好的纸张物理性能，需要浆料具有更好的留着滤水性能。研究发现，仅仅单纯的对淀粉进行阳离子醚化改性，对进一步提升助留助滤及成纸强度作用不明显，从而需要寻找一种新型的淀粉配制技术。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种阳离子淀粉的制备方法，能够显著提高浆料的留着滤水性能，进而提高纸张强度性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种阳离子淀粉的制备方法，包括：

将原淀粉与水混合，配制成原淀粉悬浮液；

向所述原淀粉悬浮液中加入预定量的碱性催化剂、阳离子醚化剂以及交联剂，并在第一预定条件下进行反应，得到混合液；

向所述混合液中加入预定量的塑化剂，在第二预定条件下进行糊化，得到所述阳离子淀粉。

其中，所述阳离子醚化剂的加入量为所述原淀粉绝干质量的3％～10％，所述碱性催化剂的加入量为所述原淀粉绝干质量的1％～3％，所述交联剂的加入量为所述原淀粉绝干质量的0.1％～1％。

其中，所述塑化剂的加入量为所述原淀粉绝干质量的5％～10％。

其中，所述第一预定条件是反应温度为40摄氏度～45摄氏度，反应时间为4小时～24小时。

其中，所述第二预定条件是温度为95摄氏度，糊化时间为20分钟。

其中，所述向所述原淀粉悬浮液中加入预定量的碱性催化剂、阳离子醚化剂以及交联剂，并在第一预定条件下进行反应，得到混合液的步骤之前，还包括：

向所述原淀粉悬浮液中加入预定量的膨胀抑制剂。

其中，所述膨胀抑制剂的加入量为所述原淀粉绝干质量的1％～5％，所述膨胀抑制剂包括Na₂SO₄、NaCl中的一种以上。

其中，所述原淀粉悬浮液的固含量为35％～40％。

其中，所述向所述混合液中加入预定量的塑化剂，在第二预定条件下进行糊化，得到所述阳离子淀粉的步骤之前，还包括：

将所述混合液稀释至浓度为2％～5％。

其中，所述阳离子醚化剂包括3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、4-氯-2-丁烯基三甲基氯化铵和环氧丙基三甲基氯化铵中的一种；所述碱性催化剂为氢氧化钠、碳氢钠的一种以上；所述交联剂包括乙二醛、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠中的一种；所述塑化剂包括乙二醇、丙三醇、聚乙二醇中的一种。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明在对原淀粉进行阳离子醚化基础上，同时进行交联处理，并在对反应后得到的混合液进行糊化过程中进行塑化处理，交联处理可使阳离子淀粉分子链增加，塑化处理可使淀粉形成更好的空间网状结构，分子链分布更加分散、均匀，因而使阳离子淀粉结合更多的细小纤维和填料，并使结合更加牢固。将本发明的阳离子淀粉应用于造纸可显著提高浆料的留着滤水性能，并能提高纸张强度性能。

附图说明

图1是本发明一种阳离子淀粉的制备方法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。

如图1，本发明实施方式提供一种阳离子淀粉的制备方法，包括：

步骤S101：将原淀粉与水混合，配制成原淀粉悬浮液；

原淀粉可为木薯原淀粉、玉米原淀粉、马铃薯原淀粉、小麦原淀粉中的一种或几种的混合；本发明实施方式中，取一定量的原淀粉，加入到一定量的水中，并搅拌使原淀粉在水中分散均匀，得到淀粉悬浮液。

步骤S102：向原淀粉悬浮液中加入预定量的碱性催化剂、阳离子醚化剂以及交联剂，并在第一预定条件下进行反应，得到混合液；

本发明实施方式可将碱性催化剂、阳离子醚化剂和交联剂分别加入到淀粉悬浮液中，也可将碱性催化剂和阳离子醚化剂预先混合，使碱性催化剂对阳离子醚化剂进行预激活，再将混合后的碱性催化剂和阳离子醚化剂加入到淀粉悬浮液中，并将交联剂加入淀粉悬浮液。

碱性催化剂可以预先配制成碱性催化剂溶液，再以碱性催化剂溶液的形式加入到淀粉悬浮液中，其中碱性催化剂溶液的浓度可为15％～30％，例如15％、20％、25％或30％等。阳离子醚化剂也可预先配制成溶液，以阳离子醚化剂溶液的形式加入到淀粉悬浮液中，其中阳离子醚化剂溶液的浓度可为65％～70％，例如65％、68％或70％等。

第一预定条件使得原淀粉与阳离子醚化剂和交联剂发生反应，得到分子链较长的阳离子淀粉。

步骤S103：向混合液中加入预定量的塑化剂，在第二预定条件下进行糊化，得到阳离子淀粉；

第二预定条件是使加入塑化剂的混合液糊化的条件。塑化剂同样可以塑化剂溶液的形式加入到混合液中。

在糊化过程中加入塑化剂，可使得阳离子淀粉形成更好的空间网状结构，分子链分布更加分散、均匀。

本发明实施方式中，糊化反应结束后，可通过向反应后的混合液中加水，稀释至浓度为1％，得到1％浓度的阳离子淀粉溶液可直接用于造纸湿端。

本发明实施方式在对原淀粉进行阳离子醚化基础上，同时进行交联处理，并在对反应后得到的混合液进行糊化过程中进行塑化处理，交联处理可使阳离子淀粉分子链增加，塑化处理可使淀粉形成更好的空间网状结构，分子链分布更加分散、均匀，使阳离子淀粉保存较好的流变性，具有较强的粘结性能，因而使阳离子淀粉结合更多的细小纤维和填料，并使结合更加牢固。将本发明实施方式的阳离子淀粉应用于造纸可显著提高浆料的留着滤水性能，并能提高纸张强度性能。

其中，阳离子醚化剂的加入量为原淀粉绝干质量的3％～10％，例如3％、5％、8％或10％等；碱性催化剂的加入量为原淀粉绝干质量的1％～3％，例如1％、1.5％、2％或3％等，交联剂的加入量为原淀粉绝干质量的0.1％～1％，例如0.1％、0.5％或1％等。

其中，塑化剂的加入量为原淀粉绝干质量的5％～10％，例如5％、8％或10％等。

其中，第一预定条件是反应温度为40摄氏度～45摄氏度，例如40摄氏度、43摄氏度或45摄氏度等，反应时间为4小时～24小时，例如4小时、12小时或24小时等。

其中，第二预定条件是温度为95摄氏度，糊化时间为20分钟。

其中，步骤S102向原淀粉悬浮液中加入预定量的碱性催化剂、阳离子醚化剂以及交联剂，并在第一预定条件下进行反应，得到混合液的步骤之前，还包括：

向原淀粉悬浮液中加入预定量的膨胀抑制剂。

淀粉在阳离子醚化过程中因碱度高，温度升高时淀粉易糊化变稠结块；膨胀抑制剂的加入，可抑制淀粉糊化，从而可提高醚化反应温度，提升反应效率。

其中，膨胀抑制剂的加入量为原淀粉绝干质量的1％～5％，例如1％、3％或5％等，膨胀抑制剂包括Na₂SO₄、NaCl中的一种以上。

其中，原淀粉悬浮液的固含量为35％～40％，例如35％、38％或40％等。

其中，步骤S103向混合液中加入预定量的塑化剂，在第二预定条件下进行糊化，得到阳离子淀粉的步骤之前，还包括：

将混合液稀释至浓度为2％～5％。

本发明实施方式中，可将混合液稀释至浓度为2％、4％或5％等。

其中，阳离子醚化剂包括3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、4-氯-2-丁烯基三甲基氯化铵和环氧丙基三甲基氯化铵中的一种；碱性催化剂为氢氧化钠、碳氢钠的一种以上；交联剂包括乙二醛、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠中的一种；塑化剂包括乙二醇、丙三醇、聚乙二醇中的一种。

下面通过具体实施例对本发明实施方式的一种阳离子淀粉的制备方法作进一步说明：

对比例

称取348.8g木薯原淀粉(水分含量14％)搅拌状态下加入到401.2g水中，搅拌均匀，得到固含量为40％的原淀粉悬浮液。向分散均匀的上述原淀粉悬浮液中加入NaCl膨胀抑制剂，膨胀抑制剂加入的量为木薯原淀粉绝干质量的5％，搅拌均匀，之后加入经浓度为25％的氢氧化钠溶液预激活的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液(浓度为70％)，其中氢氧化钠溶液用量为木薯原淀粉绝干质量的1.5％，醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液用量为木薯原淀粉绝干质量的10％，升温到45℃反应4h。反应结束后，加一定量的水将上述混合液稀释至浓度为4％，搅拌下升温至95℃糊化20min，糊化反应结束后加水稀释至1％浓度，得到阳离子淀粉。

实施例1

称取348.8g木薯原淀粉(水分含量14％)搅拌状态下加入到401.2g水中，搅拌均匀，得到固含量为40％的原淀粉悬浮液。向分散均匀的上述原淀粉悬浮液中加入NaCl膨胀抑制剂，膨胀抑制剂加入的量为木薯原淀粉绝干质量的5％，搅拌均匀，之后加入经浓度为25％的氢氧化钠溶液预激活的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液(浓度为70％)，其中氢氧化钠溶液用量为木薯原淀粉绝干质量的1.5％，醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液用量为木薯原淀粉绝干质量的10％，同时加入质量为木薯原淀粉绝干质量的1％的乙二醛，升温到45℃反应4h。反应结束后，加一定量的水将上述混合液稀释至浓度为5％，之后向稀释液中加入塑化剂溶液，其中塑化剂的用量为木薯原淀粉绝干质量的5％，搅拌下升温至95℃糊化20min，糊化反应结束后加水稀释至1％浓度，得到阳离子淀粉。

实施例2

称取348.8g木薯原淀粉(水分含量14％)搅拌状态下加入到401.2g水中，搅拌均匀，得到固含量为40％的原淀粉悬浮液。向分散均匀的上述原淀粉悬浮液中加入Na₂SO₄膨胀抑制剂，膨胀抑制剂加入的量为木薯原淀粉绝干质量的3％，搅拌均匀，之后加入经浓度为30％的氢氧化钠溶液预激活的环氧丙基三甲基氯化铵溶液(浓度为70％)，其中氢氧化钠溶液用量为木薯原淀粉绝干质量的1％，醚化剂环氧丙基三甲基氯化铵溶液用量为木薯原淀粉绝干质量的5％，同时加入质量为木薯原淀粉绝干质量的0.1％的乙二醛，升温到43℃反应12h。反应结束后，加一定量的水将上述混合液稀释至浓度为4％，之后向稀释液中加入塑化剂溶液，其中塑化剂的用量为木薯原淀粉绝干质量的10％，搅拌下升温至95℃糊化20min，糊化反应结束后加水稀释至1％浓度，得到阳离子淀粉。

实施例3

称取348.8g木薯原淀粉(水分含量14％)搅拌状态下加入到401.2g水中，搅拌均匀，得到固含量为40％的原淀粉悬浮液。向分散均匀的上述原淀粉悬浮液中加入Na₂SO₄膨胀抑制剂，膨胀抑制剂加入的量为木薯原淀粉绝干质量的3％，搅拌均匀，之后加入经浓度为15％的氢氧化钠溶液预激活的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液(浓度为70％)，其中氢氧化钠溶液用量为木薯原淀粉绝干质量的2％，醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液用量为木薯原淀粉绝干质量的8％，同时加入质量为木薯原淀粉绝干质量的0.1％的乙二醛，升温到40℃反应24h。反应结束后，加一定量的水将上述混合液稀释至浓度为4％，之后向稀释液中加入塑化剂溶液，其中塑化剂的用量为木薯原淀粉绝干质量的5％，搅拌下升温至95℃糊化20min，糊化反应结束后加水稀释至1％浓度，得到阳离子淀粉。

表1示出了对比例及实施例1～3各原料添加的量及反应条件。

表1

取质量百分浓度为4.0％的打浆后的浆料(浆料配比为NBKP：LBKP：BC＝15:75:10；其中LBKP为短纤，NBKP为长纤，BC为BCTMP化学机械浆)，加水稀释，混合搅拌均匀得到质量百分浓度为0.3％的浆料；在搅拌下依次向其中加入相对于浆料绝干量20％的填料(固含量18％)，0.5-1.5％的阳离子淀粉溶液(分别采用上述对比例及实施例1～3中得到的阳离子淀粉，固含量为1％)，200ppm的RA(固含量0.2％，阳离子聚丙烯酰胺水溶液)，silica原液(固含量为1％，阴离子二氧化硅水溶液，稀释100倍使用)，混合搅拌均匀后抄片，测定纸张的物理性质，如表2。

表2

从表2可以清晰看出，与传统的阳离子淀粉相比，本发明实施方式得到的阳离子淀粉使得纸张强度，如内聚力、抗张强度、耐破指数均得到提升，同时纸张的灰分保留提高，滤水增加，起到良好的助留助滤效果。

以上所述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

1.一种阳离子淀粉的制备方法，其特征在于，包括：

将原淀粉与水混合，配制成原淀粉悬浮液；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子醚化剂的加入量为所述原淀粉绝干质量的3％～10％，所述碱性催化剂的加入量为所述原淀粉绝干质量的1％～3％，所述交联剂的加入量为所述原淀粉绝干质量的0.1％～1％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑化剂的加入量为所述原淀粉绝干质量的5％～10％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预定条件是反应温度为40摄氏度～45摄氏度，反应时间为4小时～24小时。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二预定条件是温度为95摄氏度，糊化时间为20分钟。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向所述原淀粉悬浮液中加入预定量的碱性催化剂、阳离子醚化剂以及交联剂，并在第一预定条件下进行反应，得到混合液的步骤之前，还包括：

向所述原淀粉悬浮液中加入预定量的膨胀抑制剂。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述膨胀抑制剂的加入量为所述原淀粉绝干质量的1％～5％，所述膨胀抑制剂包括Na₂SO₄、NaCl中的一种以上。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原淀粉悬浮液的固含量为35％～40％。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述向所述混合液中加入预定量的塑化剂，在第二预定条件下进行糊化，得到所述阳离子淀粉的步骤之前，还包括：

将所述混合液稀释至浓度为2％～5％。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子醚化剂包括3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、4-氯-2-丁烯基三甲基氯化铵和环氧丙基三甲基氯化铵中的一种；所述碱性催化剂为氢氧化钠、碳氢钠的一种以上；所述交联剂包括乙二醛、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠中的一种；所述塑化剂包括乙二醇、丙三醇、聚乙二醇中的一种。