一种半干法工艺一步制备羧基型两性淀粉的方法技术

本发明专利技术公开了一种半干法工艺一步制备羧基型两性淀粉的方法，其特征是：先加入阳离子化试剂3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵对原淀粉进行醚化反应，醚化反应后直接加入阴离子化试剂一氯乙酸进行羧甲基化反应。阴离子化及阳离子化反应皆在一釜中进行一步制备羧基型两性淀粉，生产过程无间断。本发明专利技术可有效解决湿法工艺及干法工艺的缺点。在同一淀粉链中接上阳离子和阴离子基团，使产品具有阳离子淀粉和阴离子淀粉特性，各项性能有所提高；反应时间可从8小时缩短至6小时；由于缩短工序，节能降耗，使产品成本可节约12%左右。

【技术实现步骤摘要】
一种半干法工艺一步制备羧基型两性淀粉的方法
本专利技术属于造纸工业助剂
，特别涉及一种半干法工艺一步制备羧基型两性淀粉的方法。
技术介绍
两性淀粉是用于造纸工业作为湿部添加剂的羧基型两性淀粉，是多元变性淀粉的一种重要类型，是在淀粉分子中同时接上阳离子、阴离子两种反应基团的淀粉，是在阴、阳离子变性淀粉的基础上发展起来的新型淀粉衍生物。与通常的阴离子、阳离子变性淀粉相比，它有着独特的电化学性质，以及阴、阳离子产生的协同作用，可作为造纸工业用助剂，具有抗老化，抗离子干扰，可与其他助剂复配等特点，还广泛用于纺织、水处理、食品、医药等工业领域。较之阳、阴离子淀粉而言，其应用面更宽，性能更优异，从而越来越受到淀粉研究者的瞩目。国外两性淀粉的研制从上世纪70年代开始，如美国国民淀粉公司等已投入工业化生产，而国内有关这方面的报道不多见。目前国内外制备羧基型两性淀粉大都采用湿部或干法工艺来生产，湿法工艺中存在大量污水排放及反应效率低等缺点，而干法工艺中又存在反应不均匀等不足之处。同时，常见的两步法工艺分两步来生产即先制备阳离子淀粉，再进行阴离子化，中间有间断。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半干法工艺一步制备羧基型两性淀粉的方法，通过采用半干法工艺，加入阳离子化试剂3-氯-2=羟丙基氯化铵进行醚化反应一段时间后，直接加入阴离子化试剂一氯乙酸进行羧甲基化反应，阴离子化及阳离子化反应皆在一釜中进行一步制备羧基型两性淀粉，生产过程无间断。本专利技术技术方案：一种半干法工艺一步制备羧基型两性淀粉的方法，先加入阳离子化试剂3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵对原淀粉进行醚化反应，醚化反应后直接加入阴离子化试剂一氯乙酸进行羧甲基化反应。反应过程阳离子化过程：阴离子化过程：所述方法如下：(1)阳离子化在原淀粉中加入工业纯氢氧化钠，反应后为活化淀粉，在活化淀粉中加入醚化剂，醚化剂为3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵，进行高温醚化；纯度69%的3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵的加入量为原淀粉的5.2—5.8%；工业纯氢氧化钠与3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵的摩尔比为1.8—2.3；(2)阴离子化高温醚化反应后，直接加入阴离子化试剂一氯乙酸进行羧甲基化高温反应；纯度98%的一氯乙酸的加入量为原淀粉的1.2—1.8%；工业纯氢氧化钠与一氯乙酸摩尔比为1.0—1.5；(3)高温醚化反应温度和高温反应温度控制在65-75℃；阳离子化和阴离子化过程中加水量应控制在水含量8—13%，阳离子化反应时间4—5小时，阴离子化反应时间1—2小时，共反应时间为5—7小时。优选所述方法如下：(1)阳离子化在原淀粉中加入工业纯氢氧化钠，反应后为活化淀粉，在活化淀粉中加入醚化剂，醚化剂为3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵，进行高温醚化；纯度69%的3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵的加入量为原淀粉的5.5%；工业纯氢氧化钠与3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵的摩尔比为2.0；(2)阴离子化高温醚化反应后，直接加入阴离子化试剂一氯乙酸进行羧甲基化高温反应；纯度98%的一氯乙酸的加入量为原淀粉的1.5%；工业纯氢氧化钠与一氯乙酸摩尔比为1.0；(3)高温醚化反应温度和高温反应温度控制在65-75℃；阳离子化和阴离子化过程中加水量应控制在水含量10%，阳离子化反应时间4.5小时，阴离子化反应时间1.5小时，共反应时间为6小时。本专利技术有效效果：（1）本专利技术既没有湿法工艺大量污水排放及反应效率低的缺点，也没有干法工艺反应不均匀的不足之处。（2）一步制备羧基型两性淀粉与现有常见的羧甲基两性淀粉两步法生产工艺不同，常见的两步法工艺分两步来生产即先制备阳离子淀粉，再进行阴离子化，中间有间断。（3）本专利技术产品在同一淀粉链中接上季铵盐阳离子和羧基型阴离子基团，其独特的电化学性质及阴、阳离子产生的协同作用，能有效克服阴、阳离子型淀粉在应用中的不足，适合于大量应用二次纤维、白水封闭循环的造纸体系，有利于造纸湿部体系的电荷稳定及纸机的平稳运行。（4）本专利技术产品作为造纸工业用湿部添加剂，通过应用，效果显著，能有效的提高纸张的物理强度、填料留着率、施胶度和纸机的滤水性能，提高纸机车速，大大减轻白水处理负荷，降低生产成本，具有广阔的市场发展空间。（5）本专利技术通过查新，目前国内尚未检索到以半干法工艺一步法制备羧基型两性淀粉的文献报道。总之。本专利技术采用的半干法工艺具有生产工艺简单、反应条件温和、转化率高、技术先进、工艺流程合理，可有效解决湿法工艺及干法工艺的缺点。同时本专利技术生产用水量少，易在干燥过程中蒸发，无排出，能达到清洁生产的要求。在同一反应釜中在淀粉中加入阳离子剂3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵进行醚化反应一段时间后再加入阴离子剂一氯乙酸进行羧甲基化反应，生产过程无间断；在同一淀粉链中接上阳离子和阴离子基团，使产品具有阳离子淀粉和阴离子淀粉特性，各项性能有所提高；反应时间可从8小时缩短至6小时；由于缩短工序，节能降耗，使产品成本可节约12%左右。附图说明图1是本专利技术实施例1的生产工艺流程图。具体实施方式本专利技术可以通过
技术实现思路
中说明的技术具体实施，通过下面的实施例可以对本专利技术进行进一步的描述，然而，本专利技术的范围并不限于下述实施例。实施例1：主要原料（1）玉米淀粉：外观：白色粉末；水分：≤14.0%；细度（100目过筛率）：≧99.5%；斑点：≤2.0个/㎝2；PH值（10%水溶液）：6-7；灰分（干基）：≤0.20%；蛋白质（干基）：≤0.50%；白度：≧85.0%；（2）氢氧化钠（工业纯）；（3）醚化剂：3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵（纯度69%）；（4）一氯乙酸（纯度98%）。实验测试经实验总结：3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵（纯度69%）加入量为淀粉的5.5%，一氯乙酸（含量98%）加入量为淀粉的1.5%较为适宜，其他影响产品取代度（DS)和反应效率（RE）的因素主要有碱用量、反应温度、反应体系含水量、反应时间等。（1）阳离子化时碱用量对DS和RE的影响按碱量与醚化剂的摩尔比分别取1.5、1.8、2.0、2.3，各做了生产试验（温度为65℃），考察了加碱对阴、阳离子DS及RE的影响结果见表1：表1阳离子化时碱用量对DS和RE的影响碱在淀粉醚化反应中是非常重要的因素，在淀粉的活化阶段，它破坏淀粉的晶格结构，并使淀粉上的基变成核能力较强的负氧离子，同时使阳离子化试剂闭环形成氧化物或中和一氯乙酸，使之成为钠盐，亲电性增加，从而显著提高反应效率与速率；但当碱用量超过一定值时，会引起阳离子化试剂或阴离子化试剂的碱性水解而失去与淀粉反应的能力，从而导致反应速率下降。从表3的实验结果可以看出，碱量按与醚化剂摩尔比为2.0加入最为适宜。（2）反应温度对DS和RE的影响碱量按与醚化剂摩尔比为2.0加入，考察了反应温度对阴、阳离子DS及RE的影响，结果如表2所示：表2反应温度对DS和RE的影响升高反应温度，有利于淀粉颗粒的膨胀和反应试剂的流动渗透，从而有助于醚化反应的进行，提高反应效率，缩短反应时间。但是温度过高时，淀粉容易产生胶化、颜色加深，造成体系发粘、操作困难；况且半干法的反应体系中有相对多的水分，高温更容易促使淀粉发生降解和一氯乙酸的水解，致使取代度和反应效率的下降。综合考虑上述因素，最佳反应温度应控制在65-7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半干法工艺一步制备羧基型两性淀粉的方法，其特征是：先加入阳离子化试剂3?氯?2?羟丙基?三甲氯化铵对原淀粉进行醚化反应，醚化反应后直接加入阴离子化试剂一氯乙酸进行羧甲基化反应。

【技术特征摘要】
1.一种半干法工艺一步制备羧基型两性淀粉的方法，先加入阳离子化试剂3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵对原淀粉进行醚化反应，醚化反应后直接加入阴离子化试剂一氯乙酸进行羧甲基化反应，其特征是所述方法如下：(1)阳离子化在原淀粉中加入工业纯氢氧化钠，反应后为活化淀粉，在活化淀粉中加入醚化剂，醚化剂为3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵，进行高温醚化；纯度69%的3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵的加入量为原淀粉的5.5%；工业纯氢氧化钠与3-氯-2-羟丙基-三甲氯化铵的摩尔比为2.0；(2)阴离子化高温醚化反应后，直接加入阴离子化试剂一氯乙酸进行羧甲基化高温反应；纯度98%的一氯乙酸的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小东，魏思，李小倩，
申请(专利权)人：江西顺昌隆实业有限公司，
类型：发明
国别省市：