一種高取代度陽離子淀粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，屬于淀粉制備【技術(shù)領(lǐng)域】，該方法包括如下步驟：（1）交聯(lián)玉米淀粉制備：將氯化鈉、環(huán)氧氯丙烷用水溶解，加入玉米淀粉攪拌成漿狀，緩慢添加氫氧化鉀溶液，攪拌，用冰醋酸中和至pH為4-6，過濾，干燥得交聯(lián)玉米淀粉；（2）陽離子淀粉的制備：將交聯(lián)玉米淀粉、堿催化劑BZ-1混合攪拌，再加入三甲基氯化銨GTA，繼續(xù)攪拌，得白色固體產(chǎn)品，用60-80%乙醇水溶液浸泡、過濾、洗滌、真空干燥即得高取代度陽離子淀粉。該陽離子淀粉的取代度為0.1-0.99，制備該高取代度的交聯(lián)陽離子淀粉的反應(yīng)效率達(dá)85-79%，該陽離子淀粉可在較寬的pH=1-8范圍內(nèi)使用。
【專利說明】一種高取代度陽離子淀粉的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陽離子淀粉的制備方法，具體涉及一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，屬于淀粉制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]陽離子淀粉屬于化學(xué)改性淀粉，是由含有氨基、亞氨基、銨等陽離子化試劑在堿性條件與各種淀粉反應(yīng)而制得的。所有這些試劑都可能帶一個(gè)陽電荷，通常在商業(yè)上屬主要的衍生物是叔銨基淀粉醚和季銨基淀粉醚。它們實(shí)用性的關(guān)鍵在于對于帶陰電荷物質(zhì)的親和性，廣泛應(yīng)用于造紙、紡織、油田、粘合劑、采礦業(yè)、化妝品。
[0003]陽離子淀粉的合成1930年前后己有報(bào)導(dǎo)，1952年才見到使用價(jià)值的報(bào)告，1955年開始了工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，1957年有了商品陽離子淀粉的第一個(gè)專利。其后，數(shù)量和品種迅速增長，現(xiàn)在已逐漸向具有各種獨(dú)特性能的，兩性淀粉或復(fù)合型淀粉發(fā)展，進(jìn)一步開拓了陽離子淀粉的使用價(jià)值。陽離子淀粉品種繁多，大體上可分為以下四類:①叔胺烷基醚；?翁類淀粉醚；③伯或仲胺烷基醚；④雜類(如亞胺等淀粉醚)。目前，新的陽離子淀粉仍在繼續(xù)發(fā)展，但叔胺烷基醚和季銨烷基醚仍是主要的商品淀粉。尤其是季銨烷基醚是繼叔胺烷醛醚后發(fā)展起來的，各方面的性能均優(yōu)于叔胺烷基醚淀粉，很有發(fā)展前途。
[0004]淀粉與陽離子化試劑的反應(yīng)主要發(fā)生在葡萄糖?；?、3、6的活性羥基上。衡量陽離子淀粉變性程度的主要指標(biāo)為取代度(簡稱DS)即指每摩爾葡萄糖剩基上活性羥基被取代的摩爾數(shù)。由此可見，理論上最大取代度為3，造紙上所用取代度一般為.001-0.07。盡管取代度不高，但原淀粉的性質(zhì)己大大改變，主要表現(xiàn)如下:
(I)膠化溫度大大下降:以玉米淀粉為例，原玉米淀粉的膠化溫度為(70 士 2) °C，而取代度(DS)為0.025陽離子淀粉，膠化溫度約為(60 士 2) °C，DS為0.05的陽離子淀粉，膠化溫度約為(50 土 2) °C，當(dāng)DS=0.07時(shí)，可以室溫膠化，冷水溶解了。
[0005](2) Zeta電位升為陽性用Zeta電位儀測定，陽離子淀粉呈陽性，且隨著DS值的升高，Zeta電位升高。
[0006](3)隨著取代度的提高，糊液的粘度、透明度和穩(wěn)定性明顯提高。此外，由于受靜電作用的影響，陽離子淀粉對陰離子物質(zhì)的吸附作用很強(qiáng)，且一旦吸附上，則很難脫離開來。這在造紙行業(yè)尤其有用。因造紙的纖維、填料均帶陰電性，很容易與陽離子淀粉的分子相互吸引，起到增強(qiáng)、助留、助濾等作用，且即使用高溫(95°C )的熱水處理，約90%以上的陽離子淀粉仍會牢牢地吸附在纖維上。
[0007]中國發(fā)明:200710150695.1公開一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，其步驟是將堿溶于水形成堿液，將堿液噴入工業(yè)原淀粉中，混合均勻；向工業(yè)原淀粉中分別加入促進(jìn)劑及陽離子醚化劑，混合均勻；再將產(chǎn)物采用酸調(diào)pH值調(diào)到5~7，即制備出遇冷水溶解成透明溶液的高取代度陽離子淀粉成品，其取代度為0.5-1.0。該制備方法可操作性弱，制備的陽離子淀粉取代度不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，該高取代度的交聯(lián)陽離子淀粉的反應(yīng)效率達(dá)85-79%，該陽離子淀粉可在較寬的pH=l-8范圍內(nèi)使用。
[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，包括如下步驟:
(1)交聯(lián)玉米淀粉制備:將氯化鈉、環(huán)氧氯丙烷用水溶解，加入玉米淀粉攪拌成漿狀，緩慢添加氫氧化鉀溶液，攪拌10-20h，用冰醋酸中和至PH4-6，過濾，干燥得交聯(lián)玉米淀粉；
(2)陽離子淀粉的制備:將交聯(lián)玉米淀粉、堿催化劑BZ-1混合攪拌20-30min，再加入GTA，繼續(xù)攪拌10-20min，得白色固體產(chǎn)品，用60-80%乙醇水溶液浸泡、過濾、洗滌、真空干燥即得高取代度陽離子淀粉；
步驟(I)所述的氫氧化鉀溶液質(zhì)量濃度為80-85%，氫氧化鉀的用量為3~8份；
步驟(I)所述的氯化鈉的用量為5~20份；
步驟(I)所述的環(huán)氧氯丙烷的用量為25~35份；
步驟(I)所述的玉米淀粉的用量為30~40份；
步驟(I)所述的冰醋酸的用量為5~10份；
步驟(2)所述的堿催化劑BZ-1的用量為5-15份；
步驟(2)所述的GTA的用量為10-20份；
步驟(2)所述的乙醇的用量為20-40份；
步驟(2)所述的真空干燥條件為:干燥溫度_50°C，干燥壓力80Pa。
[0010]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:
本發(fā)明的一種高取代度陽離子淀粉及其制備方法，該高取代度的交聯(lián)陽離子淀粉的反應(yīng)效率達(dá)85-79%，該陽離子淀粉可在較寬的pH=l-8范圍內(nèi)使用。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，這些實(shí)施例僅用來說明本發(fā)明，并不限制本發(fā)明的范圍。
[0012]實(shí)施例1
一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，包括如下步驟:
(1)交聯(lián)玉米淀粉制備:將氯化鈉、環(huán)氧氯丙烷用水溶解，加入玉米淀粉攪拌成漿狀，緩慢添加80%氫氧化鉀溶液，攪拌10h，用冰醋酸中和至PH4，過濾，干燥得交聯(lián)玉米淀粉；
(2)陽離子淀粉的制備:將玉米淀粉、堿催化劑BZ-1混合攪拌20min，再加入GTA，繼續(xù)攪拌lOmin，得白色固體產(chǎn)品，用60%乙醇水溶液浸泡、過濾、洗滌、真空干燥即得高取代度陽離子淀粉，真空干燥條件為:干燥溫度_50°C，干燥壓力80Pa。
[0013]其中方法里面所用的物質(zhì)的量為:氯化鈉5份、環(huán)氧氯丙烷25份、玉米淀粉30份、氫氧化鉀3份、冰醋酸5份、堿催化劑BZ-1 5份、陽離子化劑GTAlO份、乙醇20份、水70份。
[0014]實(shí)施例2
一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，包括如下步驟:
(I)交聯(lián)玉米淀粉制備:將氯化鈉、環(huán)氧氯丙烷用水溶解，加入玉米淀粉攪拌成漿狀，緩慢添加81%氫氧化鉀溶液，攪拌14h，用冰醋酸中和至pH5，過濾，干燥得交聯(lián)玉米淀粉； (2)陽離子淀粉的制備:將玉米淀粉、堿催化劑BZ-1混合攪拌25min，再加入GTA，繼續(xù)攪拌15min，得白色固體產(chǎn)品，用60-80%乙醇水溶液浸泡、過濾、洗滌、真空干燥即得高取代度陽離子淀粉；真空干燥條件為:干燥溫度_50°C，干燥壓力80Pa。
[0015]其中方法里面所用的物質(zhì)的量為:氯化鈉10份、環(huán)氧氯丙烷30份、玉米淀粉35份、氫氧化鉀4份、冰醋酸6份、堿催化劑BZ-1 8份、陽離子化劑GTA14份、乙醇25份、水75份。
[0016]實(shí)施例3
一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，包括如下步驟:
(1)交聯(lián)玉米淀粉制備:將氯化鈉、環(huán)氧氯丙烷用水溶解，加入玉米淀粉攪拌成漿狀，緩慢添加83%氫氧化鉀溶液，攪拌17h，用冰醋酸中和至pH6，過濾，干燥得交聯(lián)玉米淀粉；
(2)陽離子淀粉的制備:將玉米淀粉、堿催化劑BZ-1混合攪拌28min，再加入GTA，繼續(xù)攪拌18min，得白色固體產(chǎn)品，用69%乙醇水溶液浸泡、過濾、洗滌、真空干燥即得高取代度陽離子淀粉；真空干燥條件為:干燥溫度_50°C，干燥壓力80Pa。
[0017]其中方法里面所用的物質(zhì)的量為:氯化鈉15份、環(huán)氧氯丙烷30份、玉米淀粉36份、氫氧化鉀5份、冰醋酸7份、堿催化劑BZ-1 10份、陽離子化劑GTA17份、乙醇27份、水80份。
[0018]實(shí)施例4
一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，包括如下步驟:
(1)交聯(lián)玉米淀粉制備:將氯化鈉、環(huán)氧氯丙烷用水溶解，加入玉米淀粉攪拌成漿狀，緩慢添加83%氫氧化鉀溶液，攪拌18h，用冰醋酸中和至pH5，過濾，干燥得交聯(lián)玉米淀粉；
(2)陽離子淀粉的制備:將玉米淀粉、堿催化劑BZ-1混合攪拌28min，再加入GTA，繼續(xù)攪拌18min，得白色固體產(chǎn)品，用72%乙醇水溶液浸泡、過濾、洗滌、真空干燥即得高取代度陽離子淀粉；真空干燥條件為:干燥溫度_50°C，干燥壓力SOPa ;
其中方法里面所用的物質(zhì)的量為:氯化鈉18份、環(huán)氧氯丙烷30份、玉米淀粉38份、氫氧化鉀7份、冰醋酸9份、堿催化劑BZ-1 13份、陽離子化劑GTA18份、乙醇38份、水80份。
[0019]實(shí)施例5
一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，包括如下步驟:
(1)交聯(lián)玉米淀粉制備:將氯化鈉、環(huán)氧氯丙烷用水溶解，加入玉米淀粉攪拌成漿狀，緩慢添加85%氫氧化鉀溶液，攪拌20h，用冰醋酸中和至pH6，過濾，干燥得交聯(lián)玉米淀粉；
(2)陽離子淀粉的制備:將玉米淀粉、堿催化劑BZ-1混合攪拌30min，再加入GTA，繼續(xù)攪拌20min，得白色固體產(chǎn)品，用80%乙醇水溶液浸泡、過濾、洗滌、真空干燥即得高取代度陽離子淀粉；真空干燥條件為:干燥溫度_50°C，干燥壓力80Pa。
[0020]其中方法里面所用的物質(zhì)的量為:氯化鈉20份、環(huán)氧氯丙烷35份、玉米淀粉40份、氫氧化鉀8份、冰醋酸10份、堿催化劑BZ-1 15份、陽離子化劑GTA20份、乙醇40份、水90份。
【權(quán)利要求】
1.一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)交聯(lián)玉米淀粉制備:將氯化鈉、環(huán)氧氯丙烷用水溶解，加入玉米淀粉攪拌成漿狀，緩慢添加氫氧化鉀溶液，攪拌10-201！，用冰醋酸中和至1)114-6，過濾，干燥得交聯(lián)玉米淀粉； (2)陽離子淀粉的制備:將交聯(lián)玉米淀粉、堿催化劑82-1混合攪拌20-30-1再加入三甲基氯化銨以八，繼續(xù)攪拌10-20111111，得白色固體產(chǎn)品，用60-80%乙醇水溶液浸泡、過濾、洗滌、真空干燥即得高取代度陽離子淀粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，其特征在于所述的氫氧化鉀溶液質(zhì)量濃度為80-85%，氫氧化鉀的用量為3~8份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，其特征在于所述的氯化鈉的用量為5~20份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，其特征在于所述的環(huán)氧氯丙烷的用量為25~35份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，其特征在于所述的玉米淀粉的用量為30~40份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，其特征在于:步驟(1)所述的冰醋酸的用量為5~10份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述的堿催化劑82-1的用量為5-15份。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述的以八的用量為10-20份。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，其特征在于:^^(2)所述的乙醇的用量為20-40份。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高取代度陽離子淀粉的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述的真空干燥條件為:干燥溫度-501，干燥壓力80？3。
【文檔編號】C08B31/12GK104497152SQ201410676715
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】梁紹倫, 林曉 申請人:廣東中輕楓泰生化科技有限公司