一种提高和保持高取代度羧甲基淀粉粘度的方法技术

本发明专利技术属于变性淀粉的技术领域，公开了一种提高和保持高取代度羧甲基淀粉粘度的方法。方法：1)将羧甲基淀粉与水混合，获得淀粉糊；2)将单体以溶液的形式与淀粉糊混匀，调节体系的pH为7.5～9.5，然后在惰性氛围下，加入引发剂，在50～80℃下反应3～8h，调节反应产物的pH至中性，后续处理，获得复合改性羧甲基淀粉；所述单体为丙烯酰胺或丙烯酸的一种。本发明专利技术的方法提高了羧甲基淀粉的粘度，达到不同取代度原羧甲基淀粉5～24倍，解决了羧甲基淀粉粘度随取代度提高而降低的问题。通过本发明专利技术方法获得的复合改性羧甲基淀粉随着取代度的提高，其粘度能一直维持在较高的水平，具有良好的粘度稳定性。

A Method for Improving and Maintaining the Viscosity of Carboxymethyl Starch with High Degree of Substitution

【技术实现步骤摘要】
一种提高和保持高取代度羧甲基淀粉粘度的方法
本专利技术属于变性淀粉的
，具体涉及一种通过对羧甲基淀粉进行接枝复合改性，从而提高和保持羧甲基淀粉粘度，特别是高取代度羧甲基淀粉粘度的方法。
技术介绍
羧甲基淀粉是淀粉经过羧甲基醚化改性后所得到的一种阴离子变性淀粉，具有非常广泛的应用领域。在性能上，当羧甲基淀粉的醚化取代度达到0.1时，即可在冷水中溶胀成均匀的淀粉糊，糊液性能优良，应用上也非常方便。但是，当羧甲基淀粉的醚化取代度达到约0.2以后，继续增大取代度，不仅不会增加粘度，反而会出现随着取代度的提高，糊液粘度不断降低的缺点，而且取代度越高，粘度越低。高取代度羧甲基淀粉的这种随着取代度的增大，糊液的粘度发生快速下降的缺陷，极大减弱了其增稠性能，直接影响其冻融稳定性、絮凝性和吸附性能等性能，大大限制了羧甲基淀粉在施胶剂、絮凝剂和纺织浆料等领域的应用。如何克服上述缺陷，制备出同时具有高取代度和高粘度的羧甲基变性淀粉，一直是该
的重要科技攻关课题。为了改善和提升高取代度羧甲基淀粉的粘度和粘度稳定性，目前国内已有多项研究报道，如使用交联剂如环氧氯丙烷、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠对其进行二次改性，制备交联复合改性羧甲基淀粉等，其目的是通过交联的方法增加其粘度。在专利申请《高粘度交联羧甲基淀粉的制备方法》(CN104311681A)中，使用环氧氯丙烷作为交联剂，制备交联羧甲基淀粉；在专利申请《超高黏度羧甲基淀粉钠的制备方法》(CN105859895A)中，使用三偏磷酸钠作为交联剂制备交联羧甲基淀粉钠等。上述改性方法对羧甲基淀粉粘度和稳定性的提升有一定的改善和帮助，但还是没有达到满足需求的程度，特别是高取代度羧甲基淀粉粘度明显下降的问题依然需要得到解决。本专利技术对羧甲基淀粉进行接枝复合改性，成功制备了一种同时具有高取代度和高粘度，并且粘度不因取代度的增高而明显下降的粘度稳定性优良的复合改性羧甲基淀粉。本专利技术的复合改性羧甲基淀粉的粘度接近甚至超过20000mPa·s，达到不同取代度的原羧甲基淀粉5～24倍。本专利技术制备的复合改性羧甲基淀粉，不仅粘度大幅度提高，而且随着取代度的提高保持稳定。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种提高和保持高取代度羧甲基淀粉粘度的方法。本专利技术采用单体对羧甲基淀粉进行接枝改性，提高和保持羧甲基淀粉，特别是高取代度羧甲基淀粉粘度。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种提高和保持高取代度羧甲基淀粉粘度的方法，包括以下步骤：1)将羧甲基淀粉与水混合，获得淀粉糊；2)将单体以溶液的形式与淀粉糊混匀，调节体系的pH为7.5～9.5，然后在惰性氛围下，加入引发剂，在50～80℃下反应3～8h，调节反应产物的pH至中性，后续处理，获得复合改性羧甲基淀粉。步骤1)中所述羧甲基淀粉与水的质量体积比为(10～100)g：(200～800)mL；步骤1)中所述羧甲基淀粉包括玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、大米淀粉和/或蜡质(糯)玉米淀粉所制成的羧甲基淀粉中的一种以上，羧甲基淀粉中羧甲基取代度为0.1～2.0。步骤2)中所述单体为丙烯酰胺或丙烯酸的一种；当单体为丙烯酰胺时，溶液为丙烯酰胺水溶液；丙烯酰胺水溶液中丙烯酰胺与水的质量比＝1:1～1:3；当单体为丙烯酸时，溶液为丙烯酸的氢氧化钠溶液；丙烯酸的氢氧化钠溶液中丙烯酸与氢氧化钠溶液的质量比＝1:1～1:4；氢氧化钠溶液的质量浓度为20％～40％；步骤2)中所述单体与淀粉糊中羧甲基淀粉的质量比为0.5:1～2:1；步骤2)中所述调节体系的pH为7.5～9.5是指采用氢氧化钠溶液进行调节；氢氧化钠溶液的质量浓度为10％～30％；步骤2)中惰性氛围为氮气氛围。步骤2)中所述引发剂为过硫酸钾；所述引发剂以水溶液的形式加入，水溶液中引发剂与水的质量比为(5～12)：100。步骤2)中调节反应产物的pH至中性是指采用硫酸溶液调节。步骤2)中所述引发剂的用量为羧甲基淀粉质量的0.6％～6％；步骤2)中所述后续处理是指采用体积分数为95％乙醇水溶液沉降、过滤、体积分数为90％乙醇水溶液洗涤、干燥、粉碎、过筛。本专利技术的方法能够提高羧甲基淀粉粘度，并且随着取代度的提高，粘度能够保持稳定，避免目前高取代羧甲基淀粉糊液粘度低的现象，此外，制备得到的羧甲基淀粉还具有其它更好的性能，如更高的透明度和更好的保水性。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术在羧甲基淀粉分子中，以接枝共聚的方式，引入了聚丙烯酰胺、聚丙烯酸支链，能全面改善原羧甲基淀粉的各项性能指标。(2)本专利技术方法制备的复合改性羧甲基淀粉能够大幅度提高羧甲基淀粉糊液的粘度，且提高的幅度达到不同取代度羧甲基淀粉的5～24倍。(3)本专利技术方法制备的复合改性羧甲基淀粉随着取代度的提高，羧甲基淀粉糊液的粘度能一直维持在较高的水平，具有良好的粘度稳定性。(4)本专利技术方法制备的复合改性羧甲基淀粉还具有更高的透明度和更好的保水性等优点。附图说明图1为本专利技术制备的复合改性羧甲基淀粉与未改性的羧甲基淀粉(原羧甲基淀粉)在不同取代度下的粘度曲线；其中曲线(1)为复合改性羧甲基淀粉，曲线(2)为原羧甲基淀粉。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1(1)将40g取代度为0.6的羧甲基玉米淀粉和500mL水混合均匀获得淀粉糊；(2)将40g丙烯酰胺与40g水混合，搅拌至完全溶解，将溶液加入淀粉糊液中，搅拌均匀；然后滴加质量浓度为10％的氢氧化钠溶液，调节反应体系的pH＝7.5；(3)缓慢充入氮气，时间为30min；(4)将0.24g过硫酸钾与4.8g水混合，搅拌至完全溶解，将引发剂溶液加入调整好pH值的淀粉糊中并混合均匀；(5)50℃保温反应5h，获得反应产物；(6)反应结束后，滴加硫酸溶液调节反应产物的pH至中性，使用体积分数为95％乙醇水溶液沉降、过滤、体积分数为90％乙醇水溶液洗涤、55℃干燥、粉碎、过筛，获得复合改性羧甲基淀粉。将原羧甲基淀粉和制备的复合改性羧甲基淀粉配成质量分数为3％的糊液，待糊化完全后，使用旋转粘度计测试粘度分别为3090mPa·s和24700mPa·s，增加倍率约为8倍；使用紫外分光光度计测试两种糊液的透明度分别为18.40％和19.97％，增加倍率约为1.1倍；分别取两种糊液10mL在2500r/min条件下离心1h后，析出水分体积分别为5.9mL和1.8mL，保水性增加倍率约为2.00倍。实施例2(1)将60g取代度为0.1的羧甲基木薯淀粉和800mL水混合均匀获得淀粉糊；(2)将90g丙烯酰胺与140g水混合，搅拌至完全溶解，将溶液加入淀粉糊液中，搅拌均匀；在搅拌条件下，向加入单体的淀粉糊液中滴加质量浓度为30％的氢氧化钠溶液，调节反应体系的pH＝8.5；(3)缓慢充入氮气，时间为30min；(4)将0.6g过硫酸钾与5.4g水混合，搅拌至完全溶解，将溶液加入调整好pH值的淀粉糊中并混合均匀；(5)60℃保温反应3h，获得反应产物；(6)反应结束后，滴加硫酸溶液调节反应产物的pH至中性，使用95％乙醇水溶液沉降、过滤、90％乙醇水溶液洗涤、55℃干燥、粉碎、过筛，获得复合改性羧甲基淀粉。实施例3(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高和保持高取代度羧甲基淀粉粘度的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将羧甲基淀粉与水混合，获得淀粉糊；2)将单体以溶液的形式与淀粉糊混匀，调节体系的pH为7.5～9.5，然后在惰性氛围下，加入引发剂，在50～80℃下反应3～8h，调节反应产物的pH至中性，后续处理，获得复合改性羧甲基淀粉；步骤2)中所述单体为丙烯酰胺或丙烯酸的一种。

【技术特征摘要】
1.一种提高和保持高取代度羧甲基淀粉粘度的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将羧甲基淀粉与水混合，获得淀粉糊；2)将单体以溶液的形式与淀粉糊混匀，调节体系的pH为7.5～9.5，然后在惰性氛围下，加入引发剂，在50～80℃下反应3～8h，调节反应产物的pH至中性，后续处理，获得复合改性羧甲基淀粉；步骤2)中所述单体为丙烯酰胺或丙烯酸的一种。2.根据权利要求1所述提高和保持高取代度羧甲基淀粉粘度的方法，其特征在于：步骤2)中所述单体与淀粉糊中羧甲基淀粉的质量比为0.5:1～2:1；步骤1)中所述羧甲基淀粉中羧甲基取代度为0.1～2。3.根据权利要求1所述提高和保持高取代度羧甲基淀粉粘度的方法，其特征在于：步骤2)中所述引发剂为过硫酸钾；步骤2)中所述引发剂的用量为羧甲基淀粉质量的0.6％～6％。4.根据权利要求1所述提高和保持高取代度羧甲基淀粉粘度的方法，其特征在于：步骤2)中所述单体为丙烯酰胺或丙烯酸的一种；当单体为丙烯酰胺时，溶液为丙烯酰胺水溶液；当单体为丙烯酸时，溶液为丙烯酸的氢氧化钠溶液。5.根据权利要求4所述提高和保持高取代度羧甲基淀粉粘度的方法，其特征在于：丙烯酰胺水溶液中丙烯酰胺与水的质量比＝1:1～1:3；丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张本山，梁逸超，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44