CN112111018A - 一种中温淀粉浆料的制备方法 - Google Patents

一种中温淀粉浆料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种中温淀粉浆料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：制备酸化淀粉；步骤二：制备变性淀粉；步骤三：制备中温淀粉浆料。本发明的中温淀粉浆料，在淀粉分子链上接入的双亲性官能团，可借助空间位阻作用来增塑淀粉胶接层，从而有助于降低内应力，有利于黏合。通过空间位阻作用，可以阻碍直链淀粉分子链间的聚集；季铵盐和亲水性磷酸酯的引入可以提高淀粉的亲水性，使淀粉的水分散性提高；亲疏水性官能团的引入，可以降低淀粉浆的表面张力，从而有助于缓解淀粉交接层与纤维的润湿和铺展不良问题，进而改善黏合作用。

Description

一种中温淀粉浆料的制备方法
技术领域
本发明属于纺织浆纱技术领域，具体涉及一种中温淀粉浆料的制备方法。
背景技术
织造时，经纱处于一定的张力作用下，同时受机械运动产生反复拉伸、弯曲和冲击作用，当纱线与金属件多次摩擦后，纱线表面少部分纤维断裂，纱线受到的张力便集中至剩余的纤维上，产生应力集中；纱线中的纤维之间产生相对滑移，使得纱线松散，并导致纱线截面内纤维总数减少，松散或较少的纤维不能承受织造应力；纤维从纱线中伸出成为毛羽，相邻纱线的毛羽将互相纠缠，这些情况均将导致纱线断头，对经纱上浆可较好的解决以上问题，经纱上浆是将经纱浸渍在浆液或者分散体中，然后使其通过压浆辊去除纱线上多余的浆液，然后烘干。浆纱可提高经纱的可织性，最限度的降低织造过程中经纱的断头率，减少织物疵点，从而提高织造效率。
经纱上浆浆料主要有淀粉、PVA(聚乙烯醇)和聚丙烯酸盐(或酯)三大类。PVA浆料是目前纺织企业中使用的首选浆料，但PVA浆料溶解性差，退浆困难，对环境造成严重污染，而聚丙烯酸酯浆料的Tg太低，浆膜强度低，再粘性较大，而且价格比较昂贵，不能作为主浆料使用。普通淀粉存在浆液的黏度热稳定性较差，对纤维的黏附性不良，浆膜呈现“硬而脆”等缺陷。这些缺陷造成淀粉在经纱上浆中的应用效果很差，不能满足织造需求，因此，实际浆纱过程中需与其他聚合物如聚乙烯醇等混合使用。由于普通淀粉浆料的应用性能差，在对高支经纱上浆的浆料配方中，往往要使用大量的PVA和其他聚合物；但PVA环保性差，且这些聚合物价格远高于淀粉。变性淀粉浆料具有环保，浆膜稳定，价格低廉等优点，成为经纱上浆浆料的有力候选者，但是目前变性淀粉浆料还存在品种、功能单一等问题。
发明内容
针对现有技术问题，本发明的目的在于提供一种中温淀粉浆料的制备方法。
为了达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种中温淀粉浆料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将绝干淀粉和水加入到反应器中，搅拌均匀使其形成淀粉乳，并加入盐酸，升温到40-60℃，保温搅拌2-4小时，随后缓慢滴加氢氧化钠标准液，调节pH至7，后经抽滤和去离子水洗涤，干燥得到酸化淀粉，并粉碎；
步骤二：将粉碎后的酸化淀粉溶解在水中，配制成淀粉乳，并在25℃的恒温水浴锅中，边搅拌边缓慢加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，随后加入氢氧化钠溶液调节pH至9-10，搅拌10-30min后加入氧化钙，升温到40-60℃下反应6-8小时，用盐酸调节pH至6，过滤、洗涤后重新分散到水中，加入衣康酸酐，升温到30℃，反应4-6小时，反应结束后，用饱和碳酸钠调节pH至7，过滤、洗涤得到变性淀粉；
步骤三：将步骤二所得的变性淀粉分散到水中，加入氢氧化钠溶液调节pH至9-10，搅拌10-30min后加入多聚磷酸钠，升温到60-80℃反应4-6小时，应结束后，用盐酸调节pH至7，过滤、洗涤，并在50-80℃的烘箱中干燥，干燥结束后并粉碎，得到双亲型淀粉；
步骤四：将双亲型淀粉分散到水中，升温到60℃处理10min，即为中温淀粉浆料。
优选的，步骤一中，绝干淀粉包括绝干玉米淀粉、绝干红薯淀粉、绝干马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉中的一种；
优选的，步骤一中，按质量体积比，绝干淀粉：水＝2-3kg:3L；
优选的，步骤一中，盐酸的质量浓度为37％，盐酸用量为绝干淀粉质量的2％-8％；
优选的，步骤二中，按质量体积比，酸化淀粉：水＝2-2.5kg:3L；
优选的，步骤二中，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵用量为酸化淀粉质量的9％-25％；
优选的，步骤二中，氧化钙用量为酸化淀粉质量的2％-3％；衣康酸酐用量为酸化淀粉质量的8％-16％；
优选的，步骤三中，按质量体积比，变性淀粉：水＝2-3kg:3L；
优选的，步骤三中，多聚磷酸钠用量为酸化淀粉质量的8％-16％。
本发明的有益效果如下：
本发明的中温淀粉浆料，在淀粉分子链上接入的双亲性官能团，可借助空间位阻作用来增塑淀粉胶接层，从而有助于降低内应力，有利于黏合。通过空间位阻作用，可以阻碍直链淀粉分子链间的聚集；季铵盐和亲水性磷酸酯的引入可以提高淀粉的亲水性，使淀粉的水分散性提高；亲疏水性官能团的引入，可以降低淀粉浆的表面张力，从而有助于缓解淀粉交接层与纤维的润湿和铺展不良问题，进而改善黏合作用。另外，通过在淀粉上引入与纤维分子链中含有的相近官能团，根据“相似相容”原理，同样有助于改善黏合作用。棉等天然纤维在水中带负电荷，双亲性淀粉分子链上正电荷季铵阳离子官能的引入，可通过正负电荷间的静电引力提高黏附性。
本发明的中温淀粉浆料，对淀粉进行双亲性衍生化作用处理，可在淀粉分子链上同时引入亲疏水性官能团；通过对淀粉进行双亲性接枝改性处理，可在淀粉分子链上接入亲疏水型接枝支链，可与淀粉羟基缔合形成氢键，减少淀粉中氢键数量，产生的空间位阻效应还可阻碍淀粉中的羟基缔合，从而干扰成膜过程中直链淀粉中分子链间的平行排列聚集，对本发明的温淀粉浆料形成的淀粉膜产生内增塑作用；另外，亲水性的官能团，使中温淀粉浆料形成的淀粉膜更加亲水，而水分是淀粉膜的一种良好外增塑剂。通过这些增塑作用可以降低淀粉膜的脆性，使淀粉膜展示出良好的力学性能，以便更好保护经纱，改善浆纱质量。
具体实施方式
本发明可以通过发明内容中说明的技术具体实施，通过下面的实施例可以对本发明进行进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。
实施例1
一种中温淀粉浆料的制备方法，包括如下步骤：
将200g绝干淀粉和300mL水加入到反应器中，搅拌均匀使其形成淀粉乳，并加入4g质量浓度为37％盐酸，升温到40℃，保温搅拌4小时，随后缓慢滴加氢氧化钠标准液，调节pH至7，后经抽滤和去离子水洗涤，干燥得到酸化淀粉，并粉碎；将180g粉碎后的酸化淀粉溶解在270mL水中，配制成淀粉乳，并在25℃的恒温水浴锅中，边搅拌边缓慢加入16.2g的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，随后加入氢氧化钠溶液调节pH至9，搅拌30min后加入3.6g的氧化钙，升温到40℃下反应8小时，用盐酸调节pH至6，过滤、洗涤后重新分散到水中，加入14.4g的衣康酸酐，升温到30℃，反应6小时，反应结束后，用饱和碳酸钠调节pH至7，过滤、洗涤得到变性淀粉；将150g变性淀粉分散到225mL水中，加入氢氧化钠溶液调节pH至9，搅拌30min后加入12g的多聚磷酸钠，升温到60℃反应6小时，应结束后，用盐酸调节pH至7，过滤、洗涤，并在50℃的烘箱中干燥，干燥结束后并粉碎，得到双亲型淀粉；将双亲型淀粉分散到水中，升温到60℃处理10min，即为中温淀粉浆料。
该浆料含水为58.2％，糊化温度为59℃，65℃煮浆6％时糊化浆液的黏度为10.1mpa·s，热黏度稳定性≧90％。
实施例2
一种中温淀粉浆料的制备方法，包括如下步骤：
将250g绝干淀粉和300mL水加入到反应器中，搅拌均匀使其形成淀粉乳，并加入10g质量浓度为37％的盐酸，升温到45℃，保温搅拌3.5小时，随后缓慢滴加氢氧化钠标准液，调节pH至7，后经抽滤和去离子水洗涤，干燥得到酸化淀粉，并粉碎；将200g粉碎后的酸化淀粉溶解在300mL水中，配制成淀粉乳，并在25℃的恒温水浴锅中，边搅拌边缓慢加入24g的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，随后加入氢氧化钠溶液调节pH至10，搅拌20min后加6g的氧化钙，升温到50℃下反应7小时，用盐酸调节pH至6，过滤、洗涤后重新分散到水中，加入20g的衣康酸酐，升温到30℃，反应5小时，反应结束后，用饱和碳酸钠调节pH至7，过滤、洗涤得到变性淀粉；将180g的变性淀粉分散到216mL水中，加入氢氧化钠溶液调节pH至10，搅拌20min后加入21.6g的多聚磷酸钠，升温到70℃反应5小时，应结束后，用盐酸调节pH至7，过滤、洗涤，并在60℃的烘箱中干燥，干燥结束后并粉碎，得到双亲型淀粉；将双亲型淀粉分散到水中，升温到60℃处理10min，即为中温淀粉浆料。
该浆料含水为60.2％，糊化温度为60.2℃，65℃煮浆6％时糊化浆液的黏度为11.3mpa·s，热黏度稳定性≧90％。
实施例3
一种中温淀粉浆料的制备方法，包括如下步骤：
将300g绝干淀粉和300mL水加入到反应器中，搅拌均匀使其形成淀粉乳，并加入18g质量浓度为37％的盐酸，升温到60℃，保温搅拌2小时，随后缓慢滴加氢氧化钠标准液，调节pH至7，后经抽滤和去离子水洗涤，干燥得到酸化淀粉，并粉碎；将280g粉碎后的酸化淀粉溶解在336mL水中，配制成淀粉乳，并在25℃的恒温水浴锅中，边搅拌边缓慢加入44.8g的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，随后加入氢氧化钠溶液调节pH至10，搅拌10min后加入8.4g的氧化钙，升温到60℃下反应6小时，用盐酸调节pH至6，过滤、洗涤后重新分散到水中，加入33.6g的衣康酸酐，升温到30℃，反应4小时，反应结束后，用饱和碳酸钠调节pH至7，过滤、洗涤得到变性淀粉；将250g变性淀粉分散到300mL水中，加入氢氧化钠溶液调节pH至10，搅拌10min后加入30g的多聚磷酸钠，升温到80℃反应4小时，应结束后，用盐酸调节pH至7，过滤、洗涤，并在80℃的烘箱中干燥，干燥结束后并粉碎，得到双亲型淀粉；将双亲型淀粉分散到水中，升温到60℃处理10min，即为中温淀粉浆料。
该浆料含水为59.6％，糊化温度为61.0℃，65℃煮浆6％时糊化浆液的黏度为10.7mpa·s，热黏度稳定性≧90％。
实施例4
一种中温淀粉浆料的制备方法，包括如下步骤：
将300g绝干淀粉和300mL水加入到反应器中，搅拌均匀使其形成淀粉乳，并加入24g质量浓度为37％的盐酸，升温到60℃，保温搅拌4小时，随后缓慢滴加氢氧化钠标准液，调节pH至7，后经抽滤和去离子水洗涤，干燥得到酸化淀粉，并粉碎；将280g粉碎后的酸化淀粉溶解在300mL水中，配制成淀粉乳，并在25℃的恒温水浴锅中，边搅拌边缓慢加入56g的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，随后加入氢氧化钠溶液调节pH至10，搅拌30min后加入84g的氧化钙，升温到40℃下反应8小时，用盐酸调节pH至6，过滤、洗涤后重新分散到水中，加入44.8g的衣康酸酐，升温到30℃，反应6小时，反应结束后，用饱和碳酸钠调节pH至7，过滤、洗涤得到变性淀粉；将250g变性淀粉分散到300mL水中，加入氢氧化钠溶液调节pH至10，搅拌30min后加入40g的多聚磷酸钠，升温到80℃反应4小时，应结束后，用盐酸调节pH至7，过滤、洗涤，并在50℃的烘箱中干燥，干燥结束后并粉碎，得到双亲型淀粉；将双亲型淀粉分散到水中，升温到60℃处理10min，即为中温淀粉浆料。
该浆料含水为57.4％，糊化温度为61.0℃，65℃煮浆6％时糊化浆液的黏度为10.5mpa·s，热黏度稳定性≧90％。

Claims (7)

1.一种中温淀粉浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一：将绝干淀粉和水加入到反应器中，搅拌均匀使其形成淀粉乳，并加入盐酸，升温到40-60℃，保温搅拌2-4小时，随后缓慢滴加氢氧化钠标准液，调节pH至7，后经抽滤和去离子水洗涤，干燥得到酸化淀粉，并粉碎；
步骤二：将粉碎后的酸化淀粉溶解在水中，配制成淀粉乳，并在25℃的恒温水浴锅中，边搅拌边缓慢加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，随后加入氢氧化钠溶液调节pH至9-10，搅拌10-30min后加入氧化钙，升温到40-60℃下反应6-8小时，用盐酸调节pH至6，过滤、洗涤后重新分散到水中，加入衣康酸酐，升温到30℃，反应4-6小时，反应结束后，用饱和碳酸钠调节pH至7，过滤、洗涤得到变性淀粉；
步骤三：将步骤二所得的变性淀粉分散到水中，加入氢氧化钠溶液调节pH至9-10，搅拌10-30min后加入多聚磷酸钠，升温到60-80℃反应4-6小时，应结束后，用盐酸调节pH至7，过滤、洗涤，并在50-80℃的烘箱中干燥，干燥结束后并粉碎，得到双亲型淀粉；
步骤四：将双亲型淀粉分散到水中，升温到60℃处理10min，即为中温淀粉浆料。
2.根据权利要求1所述的一种中温淀粉浆料的制备方法，其特征在于，步骤一中，绝干淀粉包括绝干玉米淀粉、绝干红薯淀粉、绝干马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种中温淀粉浆料的制备方法，其特征在于，步骤一中，按质量体积比，绝干淀粉：水＝2-3kg:3L。
4.根据权利要求1所述的一种中温淀粉浆料的制备方法，其特征在于，步骤一中，盐酸的质量浓度为37％，盐酸用量为绝干淀粉质量的2％-8％。
5.根据权利要求1所述的一种中温淀粉浆料的制备方法，其特征在于，步骤二中，按质量体积比，酸化淀粉：水＝2-2.5kg:3L。
6.根据权利要求1所述的一种中温淀粉浆料的制备方法，其特征在于，步骤二中，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵用量为酸化淀粉质量的9％-25％；氧化钙用量为酸化淀粉质量的2％-3％；衣康酸酐用量为酸化淀粉质量的8％-16％。
7.根据权利要求1所述的一种中温淀粉浆料的制备方法，其特征在于，步骤三中，按质量体积比，变性淀粉：水＝2-3kg:3L；多聚磷酸钠用量为酸化淀粉质量的8％-16％。
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