CN1869089A - 一种接枝淀粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种接枝淀粉的制备方法，所述的方法是以乙醇为分散剂制备所述的接枝淀粉，所述的接枝淀粉的原料由质量组成如下的组分组成：分散剂乙醇400～800份，淀粉50～400份，水10～400份，接枝单体10～200份，引发剂0.5～50份；所述制备方法包括如下步骤：将配方量的淀粉、乙醇、水加入反应器中，混合均匀，溶胀，升温至70～90℃，滴加配方量的引发剂和接枝单体，搅拌反应1～6小时，降温、过滤、洗涤、干燥得粉末状淀粉共聚物。本发明所述接枝淀粉的制备方法，与现有技术相比，工艺先进，产品得率高，能耗低，环境污染易处理，产品性能优良，成本低，又有与其它树脂、纤维有良好的相容性，具有较大的实施价值和社会经济效益。

Description

一种接枝淀粉的制备方法

(一)技术领域

本发明涉及一种接枝淀粉的制备方法。

(二)背景技术

目前合成的接枝淀粉普遍采用淀粉分散在水中的悬浮和乳液接枝聚合制备，但是该方法产品由于淀粉在水中糊化后粘度高不利于接枝反应，为降低接枝反应物的粘度，便于搅拌，一般淀粉的浓度很低，这将大大降低接枝淀粉的得率，产生大量的废水，消耗大量的能源，并使后续的分离工艺变得很难，导致接枝淀粉的价格昂贵，难以工业化应用。

(三)发明内容

为解决现有技术中接枝淀粉制备的上述不足，本发明提供了一种接枝淀粉得率高、接枝率和接枝效率高、接枝种类多样、价格低廉、工艺合理、方法简单、能耗低、环境污染易控制的接枝淀粉制备方法。

为达到发明目的本发明采用的技术方案是：

一种接枝淀粉的制备方法，所述的方法是以乙醇为分散剂制备所述的接枝淀粉，制备所述的接枝淀粉的原料由质量组成如下的组分组成：

分散剂乙醇    400～800份

淀粉           50～400份

水             10～400份

接枝单体       10～200份

引发剂         0.5～50份；

所述制备方法包括如下步骤：将配方量的淀粉、乙醇、水加入反应器中，混合均匀，溶胀，升温至70～90℃，滴加配方量的引发剂和接枝单体，搅拌反应1～6小时，降温、过滤、洗涤、干燥得粉末状淀粉共聚物。

所述接枝单体为下列之一或其中两种或两种以上的混合物：①丙烯酸(AA)、②甲基丙烯酸(MAA)、③丙烯酸酰胺(AM)、④甲基丙烯酸甲酯(MMA)、⑤丙烯酸乙酯(EA)、⑥丙烯酸丁酯(BA)、⑦苯乙烯(St)、⑧乙酸乙烯酯(VAC)、⑨马来酸酐(MAH)。

所述接枝单体优选为下列之一：①丙烯酸、②丙烯酸乙酯、③乙酸乙烯酯、④甲基丙烯酸甲酯、⑤马来酸酐与丙烯酸酰胺质量比1∶1的混合物。

所述引发剂为下列之一或其中两种或两种以上的混合物：①过氧化二苯甲酰、②偶氮二异丁腈、③过硫酸铵、④过硫酸钾、⑤过硫酸钠、⑥双氧水、⑦高锰酸钾。

所述引发剂优选为过硫酸铵。

所述淀粉为玉米淀粉、或甘薯淀粉、或大米淀粉。

所述的水为蒸馏水、去离子水、或自来水。

分散介质乙醇可为工业乙醇、医用乙醇、食用乙醇。

优选的，制备所述接枝淀粉的原料由质量组成如下的组分组成：

分散剂乙醇    400～500份

淀粉          200～300份

水            100～300份

接枝单体       50～200份

引发剂        10～50份。

所述制备方法如下：将配方量的淀粉、乙醇、水加入反应器中，混合均匀，溶胀20～50分钟，升温至75～80℃，滴加配方量的引发剂和接枝单体，搅拌反应3～4小时，降温、过滤、洗涤、干燥得粉末状接枝淀粉。

更优选的，制备所述接枝淀粉的原料由质量组成如下的组分组成：

分散剂乙醇         400份

玉米淀粉           250份

水                 200份

甲基丙烯酸甲酯     150份

过硫酸铵            15份；

所述制备方法如下：将配方量的玉米淀粉、乙醇、水加入反应器中，混合均匀，溶胀30分钟，升温至75℃，滴加配方量的过硫酸铵和甲基丙烯酸甲酯，搅拌反应3小时，降温、过滤、洗涤、干燥得粉末状淀粉共聚物。

本发明所述的以乙醇为分散介质的接枝淀粉的制备方法，与现有技术相比，工艺先进，产品得率高，能耗低，环境污染易处理，产品性能优良，成本低，又有与其它树脂、纤维有良好的相容性，具有较大的实施价值和社会经济效益。

(四)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1：反应温度对接枝率的影响

将200克玉米淀粉，400克工业乙醇，200克去离子水，加入1000毫升装有回流冷凝器的四口反应瓶，50℃溶胀30分钟，升温到指定温度，滴加1克过氧化二苯甲酰(BPO)和50克苯乙烯，2小时滴完，恒温反应3小时，过滤，洗涤产品，烘干后测定接枝率，不同温度下的淀粉接枝率见表1：

表1：反应温度对接枝率的影响

反应温度，℃	70	75	80	82
					接枝率，％	5.27	9.78	12.81	14.89

实施例2：反应时间对接枝率的影响

将300克甘薯淀粉，500克食用乙醇，100克去离子水，加入1000毫升装有回流冷凝器的四口反应瓶，50℃溶胀30分钟，升温到80℃，滴加10克质量浓度20％的过硫酸钾水溶液和100克乙酸乙烯酯，2小时滴完，恒温反应不同时间，过滤，洗涤产品，烘干后测定接枝率，不同恒温反应时间的淀粉接枝率见表2：

表2：反应时间对接枝率的影响

反应时间，h	1.0	2.0	3.0	4.0
					接枝率，％	7.8	12.4	15.6	18.3

实施例3：接枝单体用量对接枝率的影响

将250克玉米淀粉，400克医用乙醇，200克去蒸馏水，加入1000毫升装有回流冷凝器的四口反应瓶，50℃溶胀30分钟，升温到75℃，滴加7.5克质量浓度20％的过硫酸铵水溶液和配方量甲基丙烯酸甲酯(MMA)，2小时滴完，恒温反应3小时，过滤，洗涤产品，烘干后测定接枝率，不同接枝单体用量的淀粉接枝率如下：

表3：接枝单体用量对接枝率的影响

MMA，g	50	100	150	200
					接枝率，％	8.1	12.4	21.3	19.1

实施例4：溶胀剂水用量对接枝率的影响

将300克玉米淀粉，400克工业乙醇，配方量的自来水，加入1000毫升装有回流冷凝器的四口反应瓶，50℃溶胀30分钟，升温到75℃，滴加7.5克质量浓度20％的过硫酸铵水溶液和100克丙烯酸乙酯，2小时滴完，恒温反应3小时，过滤，洗涤产品，烘干后测定接枝率，不同水用量的接枝淀粉接枝率如下：

表4：水用量对接枝率的影响

水，g	150	200	250	300
					接枝率，％	1.7	4.5	6.8	14.2

实施例5：引发剂对接枝率的影响

将200克玉米淀粉，400克工业乙醇，200克的去离子水，加入1000毫升装有回流冷凝器的四口反应瓶，50℃溶胀30分钟，升温到75℃，滴加溶质为配方量的质量浓度20％的过硫酸铵水溶液和50克的丙烯酸，2小时滴完，恒温反应3小时，过滤，洗涤产品，烘干后测定接枝率，不同引发剂用量的淀粉接枝率如下：

表5：引发剂用量对接枝率的影响

引发剂，g	0.5	1	3	5
					接枝率，％	9.3	13.7	14.5	12.7

实施例6：单体种类对接枝率的影响

将200克玉米淀粉，400克工业乙醇，200克的去离子水，加入1000毫升装有回流冷凝器的四口反应瓶，50℃溶胀30分钟，升温到75℃，滴加12.5克质量浓度20％的过硫酸铵水溶液和50克的单体，2小时滴完，恒温反应3小时，过滤，洗涤产品，烘干后测定接枝率，不同种类接枝单体的接枝淀粉接枝率如下：

表6：单体种类对接枝率的影响

单体	MMA	VAC	EA	AA	MAH	MAH+AM(1∶1)
							接枝率，％	9.3	13.7	14.5	12.7	2.2	10.8

实施例7：接枝淀粉在降解塑料中作增容剂应用效果

检验对象：实施例1中温度为80℃时所得接枝淀粉

将低密度聚乙烯(LDPE)粒料、淀粉、接枝淀粉按配方比例，在高速混合机中混合均匀，然后在挤出机中造粒，烘干的粒料通过注塑机制得标准哑铃型试样，哑铃型试样放在25℃恒温室中24小时，用CMT 5104型Sans微机控制电子万能试验机，以50mm拉伸速度进行拉伸，测试材料的拉伸强度和断裂伸长率。

表7：接枝淀粉在降解塑料中作增容剂应用效果

LDPE/玉米淀粉/接枝淀粉(以重量计)	抗拉强度，MPa	断裂伸长率，％
			70％/30％/0	10.2	23.2
70％/24％/6％	12.1	65.7
			70％/25.7％/4.3％	13.5	55.2
70％/26.7％/3.3％	12.6	37.8

实施例8：接枝淀粉在纸张中的应用效果

检验对象：实施例5中引发剂为3g时所得接枝淀粉

将配方量的聚乙烯醇或接枝淀粉混入纸浆，抄纸成70g/M²纸，用标准割刀制成标准抗张和撕裂试样，在拉力机上测试抗张指数和撕裂指数，在光泽计上测试光泽度。

表8：接枝淀粉在纸张中的应用效果

70g/M2纸性能及经济指标	抗张指数(N.m/g)	撕裂指数(N.m2/g)	光泽度(％)	吨纸耗量(kg)	成本(元)
						原配方用聚乙烯醇	37.1	5.9	33	11	264
现配方用例5接枝淀粉(接枝率14.5％)	43.1	7.2	42.3	18	126

注：聚乙烯醇以24元/kg，接枝淀粉以7元/kg计

实施例7、8部分结果说明用接枝淀粉代替部分普通淀粉用于聚乙烯/淀粉降解塑料体系，复合材料的力学性能有明显的提高；用接枝淀粉代替聚乙烯醇用于纸张，不仅可提高纸张的力学性能和表观，还可大大节约成本。

Claims (10)

1.一种接枝淀粉的制备方法，其特征在于所述的方法是以乙醇为分散剂制备所述的接枝淀粉，制备所述的接枝淀粉的原料由质量组成如下的组分组成：

分散剂乙醇    400～800份

淀粉          50～400份

水            10～400份

接枝单体      10～200份

引发剂        0.5～50份；

所述制备方法包括如下步骤：将配方量的淀粉、乙醇、水加入反应器中，混合均匀，溶胀，升温至70～90℃，滴加配方量的引发剂和接枝单体，搅拌反应1～6小时，降温、过滤、洗涤、干燥得粉末状淀粉共聚物。

2.如权利要求1所述的接枝淀粉的制备方法，其特征在于所述接枝单体为下列之一或其中两种或两种以上任何比例的混合物：①丙烯酸、②甲基丙烯酸、③丙烯酸酰胺、④甲基丙烯酸甲酯、⑤丙烯酸乙酯、⑥丙烯酸丁酯、⑦苯乙烯、⑧乙酸乙烯酯、⑨马来酸酐。

3.如权利要求2所述的接枝淀粉的制备方法，其特征在于所述接枝单体为下列之一：①丙烯酸、②丙烯酸乙酯、③乙酸乙烯酯、④甲基丙烯酸甲酯、⑤马来酸酐与丙烯酸酰胺质量比1∶1的混合物。

4.如权利要求1所述的接枝淀粉的制备方法，其特征在于所述引发剂为下列之一：①过氧化二苯甲酰、②偶氮二异丁腈、③过硫酸铵、④过硫酸钾、⑤过硫酸钠、⑥双氧水、⑦高锰酸钾。

5.如权利要求4所述的接枝淀粉的制备方法，其特征在于所述引发剂为过硫酸铵。

6.如权利要求1所述的接枝淀粉的制备方法，其特征在于所述淀粉为玉米淀粉、或甘薯淀粉、或大米淀粉。

7.如权利要求1所述的接枝淀粉的制备方法，其特征在于所述的水为蒸馏水、去离子水、或自来水。

8.如权利要求1～7之一所述的接枝淀粉的制备方法，其特征在于制备所述接枝淀粉的原料由质量组成如下的组分组成：

分散剂乙醇    400～500份

淀粉          200～300份

水            100～300份

接枝单体      50～200份

引发剂        10～50份。

9.如权利要求8所述的接枝淀粉的制备方法，其特征在于所述制备方法如下：将配方量的淀粉、乙醇、水加入反应器中，混合均匀，溶胀20～50分钟，升温至75～80℃，滴加配方量的引发剂和接枝单体，搅拌反应3～4小时，降温、过滤、洗涤、干燥得粉末状接枝淀粉。

10.如权利要求1所述的接枝淀粉的制备方法，其特征在于，制备所述接枝淀粉的原料由质量组成如下的组分组成：

分散剂乙醇          400份

玉米淀粉            250份

水                  200份

甲基丙烯酸甲酯      150份

过硫酸铵            15份；

所述制备方法如下：将配方量的玉米淀粉、乙醇、水加入反应器中，混合均匀，溶胀30分钟，升温至75℃，滴加配方量的过硫酸铵和甲基丙烯酸甲酯，搅拌反应3小时，降温、过滤、洗涤、干燥得粉末状淀粉共聚物。