一种性能可控的多糖类物质改性干强剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种性能可控的多糖类物质改性干强剂的制备方法，包括如下步骤：步骤一，在多糖类物质中加入改性剂和阳离子醚化剂制备变性多糖；步骤二，将所述变性多糖与丙烯酰胺类单体、引发剂、络合剂和水混合进行自由基聚合反应得到所述多糖类物质改性干强剂。本发明专利技术通过对多糖分子量和氧化程度以及添加量的控制，控制最终干强剂的分子量和官能团数，进而更好的控制干强剂的性能。同时使干强剂具有了一定的可降解性，也降低了成本。相比于传统干强剂具有明显的优势和更广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种性能可控的多糖类物质改性干强剂的制备方法
本专利技术涉及造纸干强剂制备
，具体涉及采用变性多糖改性的造纸用干强剂的制备方法。
技术介绍
纸是人们生活工作中用量很大，且不可或缺的一种材料。在纸的生产过程中通常要添加很多种填料、染料、施胶剂和增强剂等，其中增强剂主要包括干强剂和湿强剂。干强剂主要是提高纸张的耐折指数、耐破指数、环压强度、内结合强度、抗张强度和助留助滤性能。在纸张的生产中，干强剂是一种很重要的添加剂。一定分子量的聚丙烯酰胺水溶液以其优异的性能成为了这一领域的主要用品。但是目前聚丙烯酰胺干强剂的主要原料丙烯酰胺是石油基原料，石油具有不可再生性，纯的聚丙烯酰胺在自然界的生物降解速度也比较慢，因此开发用可再生原料制备成本低廉且污染低的新型干强剂的方案是一件非常有意义的工作。多糖是一种天然的有机高分子，无污染、降解快、来源广泛、可再生、价格低廉。因此目前研究颇多。通过对多糖进行改性处理，并与有机单体接枝共聚是目前较为普遍的研究方向。但目前还没有采用多糖改性制备干强剂的报道。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种性能可控的多糖类物质改性干强剂的制备方法，以解决
技术介绍
存在的上述缺陷。本专利技术是通过如下的技术方案实现的：一种性能可控的多糖类物质改性干强剂的制备方法，包括如下步骤：步骤一，在多糖类物质中加入改性剂和阳离子醚化剂制备变性多糖；步骤二，将所述变性多糖与丙烯酰胺类单体、引发剂、络合剂和水混合进行自由基聚合反应得到所述多糖类物质改性干强剂。多糖是由糖苷键结合的糖链，由超过10个的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物，可用通式(C6H10O5)n表示。所述多糖类物质选自淀粉(包括但不限于：木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、藕粉、土豆淀粉、豆类淀粉)、葡萄糖、果糖、麦芽糖、可溶性多糖、糊精、羟乙基壳聚糖、羧甲基壳聚糖、羧甲基纤维素、瓜尔胶、纤维素、半纤维素、多聚木糖、及其衍生物中的至少一种。作为优选的技术方案，所述变性多糖的制备方法，包括如下步骤：将多糖类物质配制成悬浮液或溶液，加入改性剂进行反应，然后加入阳离子醚化剂，制备阳离子化变性多糖，反应后得到所述变性多糖混合液；所述改性剂包括碱性物质、酶和氧化剂中的至少两种。优选的，所述悬浮液或溶液的浓度为15-30wt％，加入改性剂后加热至30-110℃反应0.5-2h，然后调整温度至40-90℃，加入阳离子醚化剂，制备阳离子化变性多糖。所述碱性物质可以选用本领域常规的碱，例如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸钾、氨水、有机胺等，优选氢氧化钠。步骤一中碱性物质的作用主要是将多糖碱化，增强亲水性，降低溶液粘度，利于后续反应的进行。其用量是所述多糖类物质重量的6-10％。所述酶选自α-淀粉酶、β-淀粉酶、γ-淀粉酶、异淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶的至少一种。酶的作用是对所述多糖类物质进行部分降解，以调节多糖类物质的分子量，从而调节目标产物--干强剂的分子量。所述酶的用量是所述多糖类物质重量的0.3-0.7％。所述氧化剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、次氯酸钠的至少一种。氧化剂的用量可以控制多糖类物质的氧化程度，进而控制目标产物-干强剂的官能团数，从而更好的调控干强剂的分散性能。优选的，所述氧化剂的用量是所述多糖类物质重量的2-10％。以上三类改性剂可以同时存在，也可以使用其中两种，例如使用碱性物质和酶作为多糖类物质的改性剂；使用酶和氧化剂作为多糖类物质的改性剂；使用碱性物质和氧化剂作为多糖类物质的改性剂。本领域技术人员根据干强剂的实际使用领域和分散性能的要求，通过改性剂的种类和用量的改变，可以制备出一系列不同降解度，不同氧化度的变性多糖，之后再与乙烯基酸接枝共聚得到目标产物，进而获得一系列多糖类物质改性干强剂。所述阳离子醚化剂选自3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵(CTA)、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)，3-氯-2-羟丙基-三乙基氯化铵(GTA)、十二烷基二甲基环氧丙基氯化铵中的至少一种，优选的，所述阳离子醚化剂用量是所述多糖类物质重量的8-40％。优选的，在所述变性多糖的制备步骤中，加入酶的降解温度为50-85℃，加入氧化剂后的反应温度为50-90℃。作为优选的技术方案，在步骤二的自由基聚合反应中，各组分的重量份数如下：其中变性多糖的用量为所述变性多糖混合液中变性多糖的绝干重量。优选的，所述丙烯酰胺类单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-异丁基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸、富马酸、衣康酸、马来酸酐、甲基丙烯腈、阳离子丙烯酰胺类单体中的至少一种。所述络合剂选自氨三乙酸钠(NTA)、乙二胺四乙酸盐(EDTA二钠或四钠)、二乙烯三胺五羧酸盐(DTPA)、酒石酸、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠、乙二胺四甲叉磷酸钠(EDTMPS)、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐(DETPMPS)、胺三甲叉磷酸盐的至少一种。所述引发剂为本领域常用的引发剂，例如过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰、偶氮类引发剂、过碳酸钠、过碳酸钾等。水的用量没有特别限定，本领域技术人员应能根据各组分的分散混合情况、溶液聚合的充分性以及最终产品的固含量需要进行调节。优选的，水的用量为170-500份。进一步优选的，所述自由基聚合反应的温度为50-100℃，反应时间为1-8h。本专利技术通过对工艺的调整、改性剂的种类和用量等的改变，制备出不同降解度，不同氧化度的变性多糖。之后再制备干强剂。通过对多糖分子量和氧化程度以及添加量的控制，进一步控制最终干强剂的分子量和官能团数，进而更好的控制干强剂的性能。同时使干强剂具有了一定的可降解性，也降低了成本。相比于传统干强剂具有明显的优势和更广阔的应用前景。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行阐述，但并不限制本专利技术。实施例1确保反应釜清洁，向其中加入420g去离子水，开动搅拌，加入116g(含水7.5％)的淀粉，配制成淀粉乳。开启加热升温至50℃，加入过硫酸钠2.14g和32％的氢氧化钠水溶液26.8g，保温反应1h。之后升温至55℃，加入3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵(CTA)10g，继续反应2h。降温后用50％的硫酸调节至酸性，出料得到改性淀粉溶液。向四口烧瓶中加入50g改性淀粉溶液，60g水，100g丙烯酰胺，1.5g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)和1gDTPA搅拌溶解混合均匀。将釜底料加热至80℃，搅拌下加入2g过硫酸钠。保温反应3h终止反应，降温后用硫酸调节pH至酸性，出料经200目筛网过滤，得到产品。实施例2确保反应釜清洁，向其中加入420g去离子水，开动搅拌，加入116g(含水7.5％)的羧甲基壳聚糖，配制成溶液。开启加热升温至70℃，加入过硫酸钠2.14g和32％的氢氧化钠水溶液31.25g，保温反应2h。之后升温至90℃，加入3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵(CTA)20g，继续反应3h。降温后用50％的硫酸调节至酸性，出料得到改性羧甲基壳聚糖溶液。向四口烧瓶中加入50g改性羧甲基壳聚糖溶液，60g水，100g丙烯酰胺，1.5gDMC和1gNTA搅拌溶解混合均匀。将釜底料加热至85℃，搅拌下加入2g过硫酸钠。保温反应4h终止反应，降温后用硫酸调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种性能可控的多糖类物质改性干强剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，在多糖类物质中加入改性剂和阳离子醚化剂制备变性多糖；步骤二，将所述变性多糖与丙烯酰胺类单体、引发剂、络合剂和水混合进行自由基聚合反应得到所述多糖类物质改性干强剂。

【技术特征摘要】
1.一种性能可控的多糖类物质改性干强剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，在多糖类物质中加入改性剂和阳离子醚化剂制备变性多糖；步骤二，将所述变性多糖与丙烯酰胺类单体、引发剂、络合剂和水混合进行自由基聚合反应得到所述多糖类物质改性干强剂。2.如权利要1所述的方法，其特征在于，所述多糖类物质选自淀粉、葡萄糖、果糖、麦芽糖、可溶性多糖、糊精、羟乙基壳聚糖、羧甲基壳聚糖、羧甲基纤维素、瓜尔胶、纤维素、半纤维素、多聚木糖、及其衍生物中的至少一种。3.如权利要1所述的方法，其特征在于，所述变性多糖的制备方法，包括如下步骤：将多糖类物质配制成悬浮液或溶液，加入改性剂进行反应，然后加入阳离子醚化剂，制备阳离子化变性多糖，反应后得到所述变性多糖混合液；所述改性剂包括碱性物质、酶和氧化剂中的至少两种。4.如权利要3所述的方法，其特征在于，所述悬浮液或溶液的浓度为15-30wt％，加入改性剂后加热至30-110℃反应0.5-2h，然后调整温度至40-90℃，加入阳离子醚化剂，制备阳离子化变性多糖。5.如权利要3所述的方法，其特征在于，所述碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸钾、氨水、有机胺的至少一种；所述酶选自α-淀粉酶、β-淀粉酶、γ-淀粉酶、异淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶的至少一种；所述氧化剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、次氯酸钠的至少一种。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：施晓旦，孔祥康，金霞朝，
申请(专利权)人：济宁明升新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37