一种辐射引发制备非离子型淀粉的方法
技术领域
本发明属于造纸、纺织上浆使用变性淀粉浆料的制备技术,具体涉及一种辐射引发制备非离子型淀粉的方法。
背景技术
由于变性淀粉产品繁多,用途广,附加值高,对淀粉进行深加工生产各种变性淀粉,已被一些国家称为“朝阳产业”或“黄金产业”,并跨入高科技领域。羟烷基淀粉,特别是羟丙基淀粉作为众多变性淀粉中一类重要品种,自上世纪40年代以来,已取得了大量的研究成果。
羟丙基淀粉属非离子型变性淀粉,其取代醚键稳定性高,在水解,氧化,交联等化学反应过程中醚键不易断裂。羟丙基淀粉主要用于造纸工业和纤维工业。由于羟基的引入,增加了淀粉分子的亲水性,使淀粉的糊化温度降低,受热膨胀较快,糊的透明度和胶粘性较高,凝沉性较弱,干燥后可形成透明、柔软的薄膜,用于印刷纸表面处理,能够抑制印刷墨的浸透,使印刷墨鲜明,均匀,而且能减少油墨的消耗,提高经济效益,由于其良好的流动性、平滑性、保水性,可提高作业性能和产品质量。其可用作纸板粘结剂、造纸工业的内部添加剂和表面上胶剂。高取代度的羟烷基淀粉在纺织工业中亦有较高的使用价值。取代度愈高,膜的特性值愈高,其可增加与纤维素的亲和力,与PVA的相溶性好,且退浆容易。
经过几十年的研究开发,羟烷基淀粉生产工艺有了长足的发展。概括起来有淀粉乳湿法,非水溶剂法呵干法三大类,其中淀粉乳湿法湿当今国内外生产羟烷基淀粉中最有代表性的一种,该方法是将淀粉配成30%~40%乳液,为防止淀粉颗粒在水中溶胀,需加入干淀粉重量5%~10%的硫酸钠,再加入干淀粉重量1%~3%的氢氧化钠,在强力搅拌下加入反应量的环氧丙烷,密封反应器,在35℃~40℃温度下反应8~24分钟。反应完成后经中和,过滤洗涤,干燥,粉碎后即成为产品,该生产工艺简单,对设备要求不高,产品质量稳定,色泽好,但其缺点是不能制备高取代度的产品,因而在许多工业领域的应用受到了限制。非水溶剂法即是将淀粉分散在非水溶剂中,常用的非水溶剂有甲醇,乙醇,异丙醇,丙酮苯类等,其中以异丙醇效果最好,然后在搅拌下加入碱性催化剂,如氢氧化钠,氢氧划钾等,继而加入环氧丙烷,反应结束后,经中和,去除溶剂,洗涤,过滤,干燥,粉碎,分筛即得产品。该法得最大有点是可以制备取代度较大得产品且收率较高,但非水溶剂价格昂贵,易燃,有些具有一定得毒性,生产成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种辐射引发制备非离子型淀粉的方法,该方法无环境污染,生产工艺简单、成本低。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:一种辐射引发制备非离子型淀粉的方法,其特征在于它包括如下步骤:
1)、将原淀粉中加入环氧丙烷,环氧丙烷的加入量为原淀粉质量的2%~100%,充分搅拌均匀,得混合物;
2)、将混合物置于60Co辐照场内进行辐照,在有氧条件下,引发反应,通过控制辐照时间对辐照剂量进行控制,使辐照剂量控制在3KGy~15KGy(不同的辐照源根据辐照计量率的不同辐照时间各异,满足总的辐照剂量即可),制得共混物;
3)、对辐照后得到的共混物进行后处理加工:将共混物置于130~150℃或180~200℃的烘箱中烘燥,搅拌,以使过氧化物分解,自由基充分反应,最后粉碎过筛,过100目筛,即得非离子型淀粉,取代度为0.01~0.7。
所述的环氧丙烷的加入量为原淀粉质量的3%~40%。
所述的原淀粉为玉米原淀粉、小麦原淀粉、马铃薯原淀粉、木薯原淀粉或红薯原淀粉等。
所述的原淀粉含水率为12%~16%。
本发明的有益效果是:在高能辐射条件下,环氧丙烷中的环氧键将被打开,并在断开得环氧键上形成自由基;原淀粉在辐射条件下,将发生一定程度的降解和氧化,并在淀粉分子上产生自由基。通过控制辐射剂量,使降解后的淀粉粘度稳定在产品所需的水平。采用有氧共辐照工艺,在辐照过程中,一部分醚化剂通过自由基反应与淀粉结合,生成淀粉醚,其他未反应的醚化剂(环氧丙烷)在后续的高温搅拌过程中得以反应。相对于传统化学方法引发制备羟丙基淀粉,由于辐照形成的自由基均匀分布,并且数量非常的高,故而能够按照需要实现不同取代度的非离子型淀粉醚。由于不涉及到酸、碱等化学试剂,并且不需要水洗涤,能够做到对环境无污染;具有资源利用率高,生产工艺简单、产品成本低廉等优点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1:
在一只1000毫升的烧杯中,加入285克玉米原淀粉(含水率为14%),称取15克环氧丙烷液体倒入原淀粉中,用玻璃棒充分搅拌共混物30分钟,使混合物充分混合;然后将混合物装入聚乙烯自封口塑胶袋中,封口;将装有混合物的塑胶袋置于60Co辐照场(60CO-γ射线辐照场)中在有氧条件下进行辐照,辐照剂量为5KGy;将辐照后的产物取出倒入密封容器中,置于140℃的恒温烘箱中,烘燥120分钟,搅拌,然后在常温下冷却,粉碎过筛,过100目筛,包装既可制得产品。取代度MS=0.07。
实施例2:
按照实例1得方法辐照制备共混物,将后处理加工工艺中的烘燥温度改为200℃,粉碎过筛包装即可制得冷水可溶的非离子性淀粉产品,取代度MS=0.07。
实施例3:
取含水率为14%的小麦原淀粉291克,加入9克环氧丙烷,充分搅拌均匀,得混合物;将混合物置于60Co辐照场内进行辐照,在有氧条件下,引发反应,通过控制辐照时间对辐照剂量进行控制,使辐照剂量在4KGy,得共混物;将共混物置于130℃的烘箱中烘燥,搅拌,以使过氧化物分解,自由基充分反应,最后粉碎,过100目筛,即得非离子型淀粉,取代度为0.027。
实施例4:
取含水率为13%的马铃薯原淀粉291克,加入9克环氧丙烷,充分搅拌均匀,得混合物;将混合物置于60Co辐照场内进行辐照,在有氧条件下,引发反应,通过控制辐照时间对辐照剂量进行控制,使辐照剂量在4KGy,得共混物;将共混物置于130℃的烘箱中烘燥,搅拌,以使过氧化物分解,自由基充分反应,最后粉碎,过100目筛,即得非离子型淀粉,取代度为0.027。
实施例5:
取含水率为15%的木薯原淀粉180克,加入120克环氧丙烷,充分搅拌均匀,得混合物;将混合物置于60Co辐照场内进行辐照,在有氧条件下,引发反应,通过控制辐照时间对辐照剂量进行控制,使辐照剂量在10KGy,得共混物;将共混物置于130℃的烘箱中烘燥,搅拌,以使过氧化物分解,自由基充分反应,最后粉碎,过100目筛,即得非离子型淀粉,取代度为0.7。
实施例6:
取含水率为14%的红薯原淀粉180克,加入120克环氧丙烷,充分搅拌均匀,得混合物;将混合物置于60Co辐照场内进行辐照,在有氧条件下,引发反应,通过控制辐照时间对辐照剂量进行控制,使辐照剂量在15KGy,得共混物;将共混物置于130℃的烘箱中烘燥,搅拌,以使过氧化物分解,自由基充分反应,最后粉碎,过100目筛,即得非离子型淀粉,取代度为0.68。
本发明的环氧丙烷的加入量的上下限取值以及区间值,以及辐照剂量的上下限取值以及区间值都能实现本发明,在此就不一一列举实施例。