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淀粉精细化学品
阳离子淀粉的制备及应用

班级:10级高分子材料与工程2班
姓名:李震巽
学号:P102014365
日期:2012-10-22
阳离子淀粉的制备及应用
摘要: 本文主要讲述的是阳离子淀粉在造纸行业,纺织业,石油化工,以及食品行业的广大前景,具体的制备方式以及在各领域的应用,介绍了醚化型阳离子淀粉在制备及应用方面的研究,指出了干化法在未来工业生产的前景。
关键词: 阳离子淀粉,前景,干法制备,应用
引言
阳离子淀粉是在淀粉大分子中引入叔氨基或季铵基,赋予淀粉阳离子特性。阳离子淀粉的正电荷使它与带负电荷的基质结合,并能将带负电荷的其他添加剂吸附并保持在基质上。阳离子淀粉的有许多种类,工业上主要有两种:一种是淀粉叔氨基烷基醚;另一种是季铵淀粉醚。由于阳粒子淀粉分子上的正电荷基团对带负电荷的物质(如纤维素等)有很强的吸附能力,因此,它在造纸工业,纺织工业以及絮凝剂的制备上都有很好的应用。阳离子淀粉还可作为高盐浓度的钻探液体的液体损失控制剂。
国外阳离子淀粉使用已经很广泛,在1956~1977年,。目前,有60%~70%的造纸厂使用阳离子淀粉。我国尚处于研究试生产阶段,但由于其性能优良,价格比其他化学品低,预计在造纸等工业中将会有很大的市场[1]。
阳离子淀粉的开发前景
造纸工业最早使用阳离子淀粉为施胶剂。纤维带有阴电荷,阳离子淀粉胶料因阳阴电荷的关系,几乎能完全被吸附,用量少,效果好。废水中含淀粉量少,减少环境污染。纸张的成形性及经过抄纸网的排水性好,并能改造耐破、伸长、耐折和抗粘辊性等。工业上生产的阳离子淀粉为低取代度产品,%~ %。
阳离子淀粉是纺织物的好上浆剂,适用于棉花纤维和合成纤维,效果都好。优点是粘度稳定,成膜性好,与人工合成上浆剂(如聚乙烯醇)的共溶性也好。阳离子淀粉适于冷水浆棉衣服用。将衣服浸于冷的阳离子淀粉乳中,几乎能完全被吸着,再用熨斗热烫,糊化,浆衣服的效果好。
阳离子淀粉为好絮凝剂,能使带有阴电荷的无机和有机物料的颗粒凝聚,沉淀,如泥土、煤粉、炭、铁矿砂、纤维等。用于处理工业废水,有利于分离除去悬浮的泥土,也用于矿砂精制,使一定的矿砂沉降分离。氨乙基淀粉为氧化铁的好沉降剂。
淀粉颗粒具有离子交换剂需要的若干性质,如不溶于水、密度大,装成交换柱具有较好多孔性,水溶液易于流通。离子交换能力随醚化度而增高。醚化到高程度会降低淀粉的水不溶性,甚至变为冷水溶解。通过交联能解决这种影响,交联醚化淀粉为好阴离子交换剂。
此外,阳离子淀粉应用于石油井,在高浓度钙和盐的条件下,控制水分流失的效果好。
阳离子淀粉的分类
阳离子淀粉以淀粉的阳离子化反应方式来划分,可分为醚化型,酯化型以及接枝共聚型,其中以醚化型居多。醚化型阳离子淀粉的制备工艺较为成熟工业上主要采用湿法为主,但是干法的制备工艺也日趋成熟。目前酯化型阳离子淀粉主要通过有机溶剂法制备,而接枝共聚阳离子淀粉通常是通过水溶剂法制备的。本文主要研究的是醚化型阳离子淀粉。
阳离子淀粉的制备方法
实验原理
醚化型阳离子淀粉是淀粉分子中的羟基与阳离子醚化剂通过醚化反应结合而成,比酯化型及接枝共聚型阳离子淀粉早,研究更深入。用二乙基***乙基***为醚化剂制备叔***阳离子淀粉的反应式为[2]:
淀粉-OH+C1-CH2CH2N(3)2-[淀粉-0-CH2CH2NH(CH2CH3)3]+Cl- (1)
用3一***2一羟基丙基三甲******化物为醚化剂制备季***阳离子淀粉的反应式为:
淀粉-OH+[C1-CH2CHOHCH2N(CH3)3]+C1-→[淀粉-O-CH2CHOHCH2N(CH3)3] C1- (2)
在碱性催化剂的作用下,阳离子化反应的同时伴随着醚化剂和阳离子淀粉的水解等副反应,如方程式(3)(4)。

OH OH
| |
CH3-CH-CH2-N+(CH3)3CL-+H2O→ CH2-CH-CH2-N+(CH3)3CL- (3)
OH
| R1 H2O
Starch-0-CH2-CH-CH2-N-R2+H2O→CH2-CH-CH2-N+(CH3)3CL- (4)
R3
具本植[6]等在研究干法制备高取代度阳离子淀粉时,考察到各个因素对产物取代度的影响,顺序为:氢氧化钠用量>反应时间>反应温度。由此可见,碱量对取代度的影响是显著的。体系中,碱催化剂的存在,使淀粉的羟基转变成负氧离子,大大增强了淀粉羟基的亲核能力,从而显著提高了反应速率和反应效率。但过量的碱会加速阳离子化试剂中环氧基和季***基的分解[3]。
干法制备阳离子淀粉
干法制备是把碱与醚化剂溶解在少量的水中,喷洒在干淀粉上,然后混合均匀,并保持合