CN101177458A

CN101177458A - 一种阳离子淀粉合成方法

Info

Publication number: CN101177458A
Application number: CNA2007101134662A
Authority: CN
Inventors: 王少光; 任俊莉; 应广东; 李树伦; 邱艳; 张淑侠
Original assignee: SHANDONG TAIYANG PAPER INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: SHANDONG TAIYANG PAPER INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2008-05-14

Abstract

本发明涉及一种低成本阳离子淀粉的合成方法。先将甘薯淀粉或玉米淀粉与水配制淀粉悬浮液，滴加对淀粉重量为1.5～3.0％的氢氧化钠，再滴加对淀粉重量为3.0～6.0％的阳离子醚化剂3－氯－2－羟丙基三甲基氯化铵，在40～90℃温度下反应2～4h，然后用稀盐酸中和至pH6.5～7.0，洗涤、脱水、干燥、制备取代度在0.02～0.04范围内的阳离子淀粉，产率≥99％。阳离子醚化剂用量减少50％左右，反应时间缩短了4～7h。本产品3％糊液具有稳定性好，100h小时不分层，并且透明度高等特点。该产品用于再生新闻纸的生产，可使成纸强度提高，改善成纸质量。

Description

一种阳离子淀粉合成方法

技术领域

本发明涉及一种阳离子淀粉的合成方法。

背景技术

阳离子淀粉是淀粉醚的一种重要衍生物。由于其带有正电荷，能与带负电荷的细小纤维、填料紧密结合，因而广泛应用于造纸湿部，作为增强、助留、助滤剂，可显著改善纸张质量、降低消耗、降低成本。阳离子淀粉品种繁多，按其氨基化合物的结构可分为：叔胺型、季铵型、伯胺型、仲胺型和杂类(如亚胺等)等阳离子淀粉，其中季铵型阳离子淀粉在中性、碱性等广泛的pH范围下均可使用并稳定存在，因此具有较大的商品价值。高取代度阳离子淀粉在纸机湿部可中和去除阴离子物质对造纸的干扰。通常制备DS＜0.1的阳离子淀粉，可以满足造纸湿部要求。通常用的淀粉阳离子化反应的试剂是季铵型3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵醚化试剂。此醚化试剂在酸性、中性、碱性条件下，都显阳离子态。

从生产工艺上看生产阳离子淀粉，可大致分为四类：(1)半干法；(2)以水为介质的湿法，此法为工业常用生产方法；(3)干法；(4)有机溶剂法。这四种工艺各有优缺点。半干法反应效率高，达92％以上，可制备取代度大于0.05的阳离子淀粉，不足的是产品杂质多，反应不均匀，大多只发生在淀粉颗粒表面，影响使用效果。干法可制备DS＞0.1，更多的是在0.1-1.0，但同样存在试剂残留及杂质含量多的问题，并且对设备工艺要求比较高。有机溶剂法受到成本及环境保护的制约，通常不用此法生产阳离子淀粉。以水为介质的湿法是我国目前最常用的阳离子淀粉生产工艺。湿法工艺具有反应均匀，产品质量好的特点，但只能制备低取代度，通常DS＜0.1的阳离子淀粉，反应效率(RE)也较低，一般RE为60％-63％，且在高pH及稍高温度下，淀粉尤其是木薯淀粉易发生糊化，损失大，废水中含有大量的盐，污水处理困难。

现有技术中的湿法合成法包括以下步骤：在碱性条件下配制一定浓度的淀粉悬浮液，加入醚化剂反应。其反应式如下：

Starch-OH+OH^-→Starch-O^-

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本的阳离子淀粉的制备方法，本方法反应效率高，醚化剂反应效率能够达到78％左右，降低了生产成本、缩短了反应时间、减少了对环境的污染，制备出的阳离子淀粉产品质白、品质好。

本发明可通过以下措施来实现：

一种合成阳离子淀粉的方法，包括以下步骤：

(1)、悬浮液制备：室温下将淀粉与水配制成浓度为30～40％的淀粉悬浮液；

(2)、碱化阶段：缓慢滴加对淀粉重量为1.5～3.0％的催化剂氢氧化钠，含量按100％计。碱化阶段，采用滴加形成，可以有效降低淀粉的糊化，淀粉产率≥90％，有利于进一步的醚化反应。

(3)、醚化阶段：滴加对淀粉重量为3.0～6.0％的阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CHPTMA)，在40～90℃温度下反应2～4h；醚化反应时间比通常的反应时间缩短了4～7h，有效降低了生产成本。

(4)、中和：用5摩尔稀盐酸中和到pH为6.5～7.0；

(5)、洗涤、脱水、干燥，得到成品。

配置悬浮液的淀粉为甘薯淀粉或玉米淀粉。

本发明所述方法制得的阳离子淀粉的取代度为0.02～0.04。取代度达到国内产品一般控制水平，醚化剂用量对淀粉只需要3.0～6.0％，比通常的使用量减少50％左右。

以甘薯淀粉、玉米淀粉中任何一种为原料，在氢氧化钠催化下，以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CHPTMA)为醚化剂，采用碱化和醚化两步分开的湿法合成方法，合成出低取代度的阳离子淀粉，其通式为：

阳离子淀粉取代度为0.02～0.04。该产品用于再生新闻纸湿部添加的增强剂。

本发明的有益效果：

1、本发明所述阳离子淀粉的合成方法反应条件温和、迅速、操作简便、实用，反应原料消耗少，转化率高。

2、在湿法生产工艺的基础上，将淀粉的碱化、醚化同时在一个反应釜内进行，减少了操作环节，为降低生产成本提供基础，并且醚化反应时间比通常的反应时间缩短了4～7h，有效降低了反应能耗、生产成本，制得的阳离子淀粉产品纯度高、粘度适中、取代度适中，可用于造纸湿部添加剂，特别适用于新闻纸的增强作用。

3、碱化阶段，采用滴加形成，可以有效降低淀粉的糊化，有利于进一步的醚化反应。

4、醚化剂用量比通常的使用量减少50％左右，制备取代度在0.02～0.04的阳离子淀粉，醚化剂用量对淀粉只需要3.0～6.0％。

5、减少了对环境的污染。

具体实施方式：

[实施例一]

250ml三口圆底烧瓶，装有电动搅拌器，加入25g甘薯淀粉与58ml水混和成淀粉悬浮液，待混合均匀后，慢慢滴加25ml的3％NaOH溶液，在40℃下碱化15min后，慢慢滴加对为淀粉质量6.0％的阳离子醚化剂45min，然后升温到90℃反应2h。降温，5摩尔盐酸中和，经处理后得到成品。3％糊化液室温放置100h不分层。本实施例合成的成品取代度为0.039。

[实施例二]

250ml三口圆底烧瓶，装有电动搅拌器，加入25g甘薯淀粉与62.2ml水混和成淀粉悬浮液，待混合均匀后，慢慢滴加20.8ml的3％NaOH溶液，在40℃下碱化15min后，慢慢滴加对为淀粉质量6.0％的阳离子醚化剂45min，然后升温到90℃反应2h。降温，5摩尔盐酸中和，经处理后得到成品。3％糊化液室温放置100h不分层。本实施例合成的成品取代度为0.022。

[实施例三]

250ml三口圆底烧瓶，装有电动搅拌器，加入25g甘薯淀粉与58ml水混和成淀粉悬浮液，待混合均匀后，慢慢滴加25ml的3％NaOH溶液，在40℃下碱化15min后，慢慢滴加对为淀粉质量6.0％的阳离子醚化剂45min，然后升温到60℃反应4h。降温，5摩尔盐酸中和，经处理后得到成品。3％糊化液室温放置100h不分层。本实施例合成的成品取代度为0.028。

[实施例四]

250ml三口圆底烧瓶，装有电动搅拌器，加入25g玉米淀粉与58ml水混和成淀粉悬浮液，待混合均匀后，慢慢滴加25ml的3％NaOH溶液，在40℃下碱化15min后，慢慢滴加对为淀粉质量5.5％的阳离子醚化剂45min，然后升温到90℃反应2h。降温，5摩尔盐酸中和，经处理后得到成品。3％糊化液室温放置100h不分层。本实施例合成的成品取代度为0.034。

Claims

1.一种合成阳离子淀粉的方法，由淀粉、氢氧化钠和阳离子醚化剂为原料，制备方法包括调浆、碱化、醚化、中和、洗涤、脱水、干燥等步骤，其特征在于：

(1)、碱化步骤是将对淀粉重量为1.5～3.0％，浓度为3％的氢氧化钠溶液在搅拌下缓慢滴加到淀粉悬浮液中，滴加时间为15分钟，温度为40℃；

(2)、醚化反应是将对淀粉重量为3.0～6.0％的阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵在搅拌下缓慢滴加到淀粉悬浮液中，滴加时间为4 5分钟，在40～90℃温度下反应2～4h。

2.如权利要求1所述的合成阳离子淀粉的方法，其特征在于：盐酸中和是用5摩尔HCl中和到pH6.5～7.0。

3.如权利要求1或2所述的合成阳离子淀粉的方法，其特征在于：制得的阳离子淀粉的取代度为0.02～0.04。