阳离子淀粉和接枝共聚淀粉.ppt

阳离子淀粉和接枝共聚淀粉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。棉纤维在加工过程中,与金属机件摩擦时,常带有负电荷, 对疏水性合成纤维来说更为严重,如果用带有正电荷的阳离子淀粉上浆时,不仅会有良好的粘合力,而且还具有消除静电的效果。阳离子淀粉主要有两种:一种是淀粉叔氨基烷基醚;另一种是季铵淀粉醚。阳离子淀粉的品种繁多,但用带环氧基的阳离子化试剂制备的季铵烷基淀粉醚,由于其工艺简单、成本低,各方面的性能均优于其他淀粉醚,发展更为迅速。国外季铵型阳离子淀粉的应用已十分普遍, 造纸工业用量约以每年 7%~10% 的比例增长。国内开发研究已取得可喜成绩,正处在推广应用阶段, 但品种系列还太少,应用方面也不广。叔***烷基淀粉醚的制备(1)醚化剂 2-***乙基二乙基***的制备化学反应式: ClCH 2CH 2Cl + NH(C 2H 5) 2OH -ClCH 2CH 2N(C 2H 5) 2+HCl 这是一个 SN2 双分子亲核取代反应,在碱性条件下,由于诱导效应有利于反应的进行,且反应适宜于极性溶剂,故在反应时加入适当比例的水。反应产物与未参加反应的反应物以及水形成两相四元物系。上层液组分是二乙***、水及少量的产物,下层液组分是 1,2—二***乙烷。反应产物采用水蒸气精馏进行分离较萃取精馏经济方便。(2)淀粉醚化化学反应式+Cl CH 2CH 2N(CH 2CH 3) 2 OH OH - CH 2CH 2N(CH 2CH 3) 2 HCl[ CH 2CH 2NH(CH 2CH 3) 2] +Cl - 通常将淀粉与水搅拌成浆状,加入抗凝胶剂(如 NaCl 、 Na2SO4 等)、催化剂( NaOH 、 Ca(OH)2 等),在 40~50 ℃,反应 12~48h ,淀粉叔***醚以游离碱的形式存在。中和后,游离***转变为阳离子叔***盐。这也是一个双分子取代反应:反应主要发生在 C6 伯醇羟基上。在碱的作用下,淀粉大分子活化,伯醇羟基变为负氧离子亲核基团。季铵烷基淀粉醚制备原理(1)阳离子试剂的制备以三甲***、环氧***丙烷为原料制备阳离子试剂( GTA ),化学反应式如下。(2)阳离子淀粉的制备环氧季铵型阳离子剂,由于其环氧基具有较强的反应活性,用其制备阳离子淀粉比较容易。可以用湿法、干法和半干法制备工艺。①湿法制备工艺一般制备方法:在 NaOH 存在下,添加硫酸钠或食盐以防止淀粉膨胀。制备取代度 ~ 的产品,氢氧化钠与试剂的物质的量比为 :1,试剂与淀粉的物质的量比是 ~ 的淀粉悬浮液在 50 ℃左右反应 4h ,转化率约为 84% 。较低的温度需要较长的反应时间,试剂与淀粉的浓度均影响转化率。该工艺的优点是反应条件温和,生产设备简单。反应转化率高。但其弊端不少,如:阳离子必须经纯化处理,否则残余的环氧***丙烷与副产物会影响产品的质量;必须增加化学试剂,如催化剂、抗胶凝剂等;后处理困难。包括用大量的水洗涤和干燥;三废问题突出。后处理时会有大量的未反应试剂与淀粉流失,造成严重的废水污染问题。②干法制备工艺一般将淀粉与试剂掺和, 60 ℃左右干燥至基本无水( <1% ),于 120~150 ℃反应约 1h 得产品。反应转化率 40%~50% 。干法工艺的特点有:阳离子剂不必精制,多余的环氧***丙烷与副产物沸点比较低,一般在干燥过程中可除去; 不必添加催化剂与抗胶凝剂,降低成本;不必进行后处理;工艺简单,基本无三废;反应周期短。缺点是反应转化率低,因是固相反应,对设备工艺要求比较高,同时反应温度高,淀粉在较高温度下容易解聚。