專(zhuān)利名稱(chēng)：一種輻射引發(fā)陽(yáng)離子淀粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙、紡織漿料等領(lǐng)域用變性淀粉制備技術(shù)，具體涉及一種輻射引發(fā)陽(yáng)離子淀粉的制備方法。
背景技術(shù)：
陽(yáng)離子淀粉是各種含鹵代基或環(huán)氧基的有機(jī)胺類(lèi)化合物，與淀粉分子中的羥基進(jìn)行醚化反應(yīng)而生成的一種含有氨基、并在氮原子上帶有正電荷的淀粉醚類(lèi)衍生物。陽(yáng)離子淀粉由于其帶有正電荷，易與帶負(fù)電荷的細(xì)小纖維、填料緊密結(jié)合；陽(yáng)離子淀粉的糊化溫度低，漿液穩(wěn)定性高，成膜性好，與纖維的親和性好，因而廣泛地應(yīng)用造紙濕部作助留助濾劑和增強(qiáng)劑，以及紡織經(jīng)紗的上漿劑。
但日前應(yīng)用于造紙工業(yè)和紡織漿料行業(yè)的陽(yáng)離子淀粉取代度一般為0.01～0.07，屬于低取代度陽(yáng)離子淀粉，這在一定程度上限制了陽(yáng)離子淀粉在造紙、紡織漿料等領(lǐng)域的更廣闊應(yīng)用。造成陽(yáng)離子淀粉取代度偏低的主要原因是陽(yáng)離子淀粉生產(chǎn)工藝的制約。目前，陽(yáng)離子淀粉的生產(chǎn)方法一般有4種，即水溶劑法、有機(jī)溶劑法、干法法和半干法。水溶劑法雖具有產(chǎn)品雜質(zhì)少、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但卻有一定的污水排出，且該法不適于制備高取代度陽(yáng)離子淀粉。有機(jī)溶劑法由于使用了大量的有機(jī)溶劑，因此存在著生產(chǎn)成本高、安全性差、需要大型反應(yīng)器等缺點(diǎn)。干法工藝的優(yōu)點(diǎn)是陽(yáng)離子劑不必精制、不必添加抗膠凝劑、不必進(jìn)行后處理、基本無(wú)三廢，但該方法反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低，因是固相反應(yīng)，對(duì)設(shè)備工藝要求比較高。半干法是繼濕法及干法工藝之后出現(xiàn)的，此法仍然需要堿液作為催化劑，在環(huán)境污染和產(chǎn)品質(zhì)量等方面存在缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種輻射引發(fā)陽(yáng)離子淀粉的制備方法，該方法無(wú)環(huán)境污染，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種輻射引發(fā)陽(yáng)離子淀粉的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)、將原淀粉中加入陽(yáng)離子醚化劑，陽(yáng)離子醚化劑的加入量為原淀粉質(zhì)量的1％～100％，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得混合物?)、將混合物置于60Co輻照?qǐng)鰞?nèi)進(jìn)行輻照，在有氧條件下，引發(fā)反應(yīng)，根據(jù)不同輻照劑量率，通過(guò)控制輻照時(shí)間對(duì)輻照劑量進(jìn)行控制(不同的輻照源根據(jù)輻照計(jì)量率的不同輻照時(shí)間各異，滿(mǎn)足總的輻照劑量即可)，使輻照劑量在3KGy～15KGy，得共混物；3)、對(duì)輻照后得到的共混物進(jìn)行后處理加工將共混物置于130～150℃或180～200℃的烘箱中烘燥，攪拌，以使過(guò)氧化物分解，自由基充分反應(yīng)，最后粉碎過(guò)篩，過(guò)100目篩，即得陽(yáng)離子淀粉，取代度為0.01～0.47。
所述的陽(yáng)離子醚化劑為季胺鹽類(lèi)或叔胺鹽類(lèi)有機(jī)物。
所述的陽(yáng)離子醚化劑為環(huán)氧丙基三甲基溴化銨或環(huán)氧丙基三甲基氯化銨等。
所述的陽(yáng)離子醚化劑的加入量為原淀粉質(zhì)量的3％～55％。
所述的原淀粉為玉米原淀粉、小麥原淀粉、馬鈴薯原淀粉、木薯原淀粉或紅薯原淀粉等。
所述的原淀粉含水率為12％～16％。
本發(fā)明的有益效果是在Co60高能輻射條件下，原淀粉與陽(yáng)離子醚化混合共輻照，陽(yáng)離子醚化劑中的環(huán)氧鍵被打開(kāi)，并在斷開(kāi)的環(huán)氧鍵上形成自由基，其中一部分醚化劑還會(huì)發(fā)生一定程度的聚合反應(yīng)；原淀粉在輻射條件下，將發(fā)生一定程度的降解和氧化，在淀粉分子上產(chǎn)生自由基，并在共混物中形成一定濃度的過(guò)氧化物，通過(guò)控制輻照劑量，能夠穩(wěn)定淀粉分子的分子量在一定水平，保證制備的陽(yáng)離子淀粉粘度在6～18mpa·s。采用有氧共輻照工藝，在輻照過(guò)程中，一部分醚化劑通過(guò)自由基反應(yīng)與淀粉結(jié)合，生成淀粉醚，其他未反應(yīng)的醚化劑在后續(xù)的高溫?cái)嚢柽^(guò)程中得以反應(yīng)，使得整個(gè)制備過(guò)程中的效率達(dá)到80％以上。相對(duì)于傳統(tǒng)化學(xué)方法引發(fā)制備陽(yáng)離子淀粉，由于輻照形成的自由基均勻分布，并且自由基的數(shù)量非常的高，故而能夠在調(diào)整輻照和后處理加工工藝的基礎(chǔ)上，按照需要實(shí)現(xiàn)不同取代度的陽(yáng)離子淀粉。由于本發(fā)明不涉及到酸、堿等化學(xué)試劑，并且不需要水洗滌，能夠做到對(duì)環(huán)境無(wú)污染，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
實(shí)施例1如圖1所示，在一只1000毫升的燒杯中，加入285克玉米原淀粉，原淀粉含水率為14％，稱(chēng)取15克陽(yáng)離子醚化劑(2，3-環(huán)氧丙基三甲基溴化銨)液體倒入原淀粉中，用玻璃棒充分?jǐn)嚢韫不煳?0分鐘，使混合物充分均勻混合，制備質(zhì)量百分比為5％的醚化劑的混合物；然后將混合物裝入聚乙烯自封口塑膠袋中，封口；將裝有混合物的塑膠袋置于60Co輻照?qǐng)?60CO-γ射線(xiàn)輻照?qǐng)?中進(jìn)行輻照，在有氧條件下，控制輻照劑量為5KGy；將輻照后的共混物倒入密封容器內(nèi)，置于140℃的恒溫烘箱中，烘燥2小時(shí)，然后在常溫下冷卻，粉碎過(guò)篩，過(guò)100目篩，包裝即可制得加熱糊化型陽(yáng)離子淀粉產(chǎn)品。取代度DS＝0.025，產(chǎn)物的粘度穩(wěn)定性。
實(shí)施例2在一只1000毫升的燒杯中，加入285克玉米原淀粉，原淀粉含水率為14％，稱(chēng)取15克陽(yáng)離子醚化劑(2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨)液體倒入原淀粉中，用玻璃棒充分?jǐn)嚢韫不煳?0分鐘，使混合物充分均勻混合，制備質(zhì)量百分比為5％醚化劑含量的混合物；然后將混合物裝入聚乙烯自封口塑膠袋中，封口；將裝有共混物的塑膠袋置于60Co輻照?qǐng)鲋羞M(jìn)行輻照，在有氧條件下，控制輻照劑量為5KGy；將輻照后的共混物倒入密封容器內(nèi)，置于190℃的恒溫烘箱中，烘燥2小時(shí)，然后在常溫下冷卻，粉碎過(guò)篩包裝即可制得冷水可溶型陽(yáng)離子淀粉產(chǎn)品。取代度DS＝0.025。
實(shí)施例3取含水率為13％的馬鈴薯原淀粉291克，加入2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨陽(yáng)離子醚化劑9克，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得混合物；將混合物置?0Co輻照?qǐng)鰞?nèi)進(jìn)行輻照，在有氧條件下，引發(fā)反應(yīng)，通過(guò)控制輻照時(shí)間對(duì)輻照劑量進(jìn)行控制，使輻照劑量在15KGy，得共混物；將共混物置于150℃的烘箱中烘燥，攪拌，以使過(guò)氧化物分解，自由基充分反應(yīng)，最后粉碎，過(guò)100目篩，即得陽(yáng)離子淀粉，取代度為0.014。
實(shí)施例4取含水率為16％的木薯原淀粉165克，加入2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨陽(yáng)離子醚化劑135克，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得混合物；將混合物置?0Co輻照?qǐng)鰞?nèi)進(jìn)行輻照，在有氧條件下，引發(fā)反應(yīng)，通過(guò)控制輻照時(shí)間對(duì)輻照劑量進(jìn)行控制，使輻照劑量在10KGy，得共混物；將共混物置于150℃的烘箱中烘燥，攪拌，以使過(guò)氧化物分解，自由基充分反應(yīng)，最后粉碎，過(guò)100目篩，即得陽(yáng)離子淀粉，取代度為0.47。
本發(fā)明的陽(yáng)離子醚化劑的加入量的上下限取值以及區(qū)間值，以及輻照劑量的上下限取值以及區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此就不一一列舉實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種輻射引發(fā)陽(yáng)離子淀粉的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)、將原淀粉中加入陽(yáng)離子醚化劑，陽(yáng)離子醚化劑的加入量為原淀粉質(zhì)量的1％～100％，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得混合物?)、將混合物置于60Co輻照?qǐng)鰞?nèi)進(jìn)行輻照，在有氧條件下，引發(fā)反應(yīng)，使輻照劑量在3KGy～15KGy，得共混物；3)、對(duì)輻照后得到的共混物進(jìn)行后處理加工將共混物置于130～150℃或180～200℃的烘箱中烘燥，攪拌，最后粉碎過(guò)篩，過(guò)100目篩，即得陽(yáng)離子淀粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輻射引發(fā)陽(yáng)離子淀粉的制備方法，其特征在于所述的陽(yáng)離子醚化劑為季胺鹽類(lèi)或叔胺鹽類(lèi)有機(jī)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輻射引發(fā)陽(yáng)離子淀粉的制備方法，其特征在于所述的陽(yáng)離子醚化劑為環(huán)氧丙基三甲基溴化銨或環(huán)氧丙基三甲基氯化銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輻射引發(fā)陽(yáng)離子淀粉的制備方法，其特征在于所述的陽(yáng)離子醚化劑的加入量為原淀粉質(zhì)量的3％～55％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輻射引發(fā)陽(yáng)離子淀粉的制備方法，其特征在于所述的原淀粉為玉米原淀粉、小麥原淀粉、馬鈴薯原淀粉、木薯原淀粉或紅薯原淀粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輻射引發(fā)陽(yáng)離子淀粉的制備方法，其特征在于所述的原淀粉含水率為12％～16％。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種輻射引發(fā)陽(yáng)離子淀粉的制備方法。一種輻射引發(fā)陽(yáng)離子淀粉的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)將原淀粉中加入陽(yáng)離子醚化劑，陽(yáng)離子醚化劑的加入量為原淀粉質(zhì)量的1％～100％，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得混合物?)將混合物置于
文檔編號(hào)D06M15/00GK1887911SQ200610019748
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者王曉廣, 汪三剛, 夏和舟, 張金木 申請(qǐng)人:武漢科技學(xué)院, 湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院輻照加工研究所