阳离子淀粉物理形貌及流变性的影响因素
阳离子淀粉粘度和取代度的影响因素探索
胺类化合物与淀粉分子的羧基起醚化反应生成具 有氨基的醚衍生物，其氮原子上带有正电荷，得到的醚 衍生物具有许多原淀粉所不具备的性质，有与带负电荷 物质相吸的趋向，称为阳离子淀粉。它是一类很重要的 淀粉衍生物，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。由于阳离子淀粉对带 阴电荷物质的亲和性，使淀粉性质大大改变，如糊化温 度大大降低、糊液稳定性增加等，克服了原淀粉的凝沉 作用，使效果大大提高，广泛应用于造纸、纺织、食品、 油田、铸造、农业和石油化工等领域¨４１。阳离子淀粉 的合成１９３０年前后已有报道，１９５２年才见到它有实用 价值的报道，１９５５年开始了规模生产，１９５７年Ｇａｌｄｗａｌｌ 及Ｗｕｒｂｏｒ；ｇ发表了商品阳离子淀粉的第一个专利，其后 数量和品种迅速增长。 在造纸工业中，由于纤维、填料、松香胶都带有负电 荷，阳离子淀粉能与这些物质发生相互吸附，其自身留 着率高，淀粉自身羟基和阳离子接触面积增大，结合力 增加，从而起增强作用。阳离子淀粉中和浆料中的负电 荷，使浆料中微粒表面ｚｅｔａ电位接近等电点，使填料和 细小纤维的留着率达到最大，同时有助滤作用。所以阳 离子淀粉越来越广泛的被用做造纸湿部添加剂。 现市场上阳离子淀粉和木薯原淀粉的差价比较大。 木薯淀粉一方面属非粮食资源，另一方面湿法合成阳离 子淀粉具有占地面积小、设备简单、胶化温度低、糊液 透明性好、产品稳定、废水排放量小、不需干燥、易于包 装等优点，有利于降低成本。提高生产效益。在造纸领 域很受欢迎。为更好地服务生产，现对湿法合成阳离子 淀粉的工艺进行探索，对可能影响阳离子淀粉粘度和取 代度的几个因素进行了对比，并首次采用加入焦亚硫酸 钠的工艺降低淀粉粘度、增加取代度。并且能有效地增
１ １．３５—１１．４５：
（４）保温４３—４３．５℃，在保温过程中ｐＨ≥１０．５， 取代度达到要求即可停止反应。 １．２阳离子淀粉的检测 （１）抽滤。取一定反应时间的淀粉液用盐酸调ｐＨ 值到６．５—７．０，抽滤三遍得到滤饼； （２）粘度的检测。取滤饼配制浓度为２．８Ｂｅ’，放 入粘度杯中，搅拌元结块升温９２℃，保温１５ ｍｉｎ，测量粘 度： （３）取代度的测定。
纳米微晶纤维素阳离子淀粉涂布对食品包装用纸性能影响的研究
·施胶剂NCC/阳离子淀粉·纳米微晶纤维素/阳离子淀粉涂布对食品包装用纸性能影响的研究宋振源1贾智2，*（1.郑州工商学院，河南郑州，451400；2.兰州理工大学材料科学与工程学院，甘肃兰州，730050）摘要：为了提高食品包装用纸的阻隔及机械性能，以玉米淀粉为原料制备阳离子淀粉（CS ），并与纳米微晶纤维素（NCC ）复配制备一种复合施胶剂，然后在牛皮纸原纸表面涂布，研究了NCC 含量对涂布后牛皮纸的水蒸气阻隔性、吸水性、抗油性、透气性及抗张强度的影响。
结果表明，NCC 含量为15%时，NCC/CS 涂布牛皮纸的阻隔性和抗张强度最好，水蒸气透过率、Cobb 60值和透气度由牛皮纸原纸的3.14×10-11g/(cm·s·Pa)、64.7g/m 2和1.525µm/(Pa·s)降低为1.52×10-11g/(cm·s·Pa)、31.4g/m 2和0.015µm/(Pa·s)，防油等级由牛皮纸原纸的1提升为12、抗张指数由46.3N·m/g 增加为55.1N·m/g 。
牛皮纸的阻隔性和抗张强度提升主要归因于适量的NCC 添加增强了阳离子淀粉涂层的成膜性。
关键词：阳离子淀粉；纳米微晶纤维素；牛皮纸；阻隔性能；机械性能中图分类号：TS761.7文献标识码：ADOI ：10.11980/j.issn.0254-508X.2022.01.009Study on Effect of Nanocrystaline Cellulose/Cationic Starch Coating on Properties of Food Packaging PaperSONG Zhenyuan 1JIA Zhi 2，*（1.Zhengzhou Technology and Business University ，Zhengzhou ，He ’nan Province ，451400；2.School of Material Science and Engineering ，Lanzhou University of Technology ，Lanzhou ，Gansu Province ，730050）（*E -mail ：jiaz_0102@ ）Abstract ：To improve the barrier and mechanical properties of food packaging paper ，the cationic starch （CS ）prepared using corn starch was combined with the nanocrystaline cellulose （NCC ）prepared using microcrystalline cellulose to obtain a kind of complex sizing agent.The water vapor penetration properties ，water absorption ，oil resistance ，air permeability and tensile strength of kraft paper coated by com‐plex sizing agent of NCC/CS were measured to investigate the offect of content of NCC after sizing.The results indicated when the NCC con‐tent was 15%，the best barrier and tensile properties were pared to untreated kraft paper ，the water vapor penetration rate ，Cobb 60and air permeability decreased from 3.14×10-11g/（cm·s·Pa ），64.7g/m 2and 1.525µm/（Pa·s ）to 1.52×10-11g/（cm·s·Pa ），31.4g/m 2and 0.015µm/（Pa·s ）.The oil resistance grade enhanced from 1to 12and the tensile index increased from 46.3N·m/g to 55.1N·m/g.The enhanced barrier and mechanical properties of kraft paper coated by cationic starch/NCC could be attributed to the improved the film form property of cationic starch coating with optimum NCC content.Key words ：cationic starch ；nanocrystaline cellulose ；barrier properties ；food packaging ；mechanical properties纸质包装材料以植物纤维为原料，来源于可再生资源，具有质量轻、可回收、可生物降解等特点，相比玻璃、塑料、金属等包装材料更有优势，其消耗量已达到包装材料总消耗量的50%[1-2]。
阳离子淀粉物理形貌及流变性的影响因素
阳离子淀粉物理形貌及流变性的影响因素李广芬，塔娜（天津工业大学材料科学与工程学院，天津300160）摘要：将玉米淀粉、醚化剂和碱以一定比例进行机械混合，并在加热条件下进行干法反应以制备低取代度阳离子淀粉.研究表明：反应条件如醚化剂用量、NaOH 用量、反应时间和反应温度对阳离子化玉米淀粉的物理形貌及流变性能有着很大的影响，阳离子淀粉的糊液黏度会随醚化剂加入量的增加呈先升高后下降的趋势，而NaOH 加入量的增加使得阳离子淀粉的糊液黏度有少许下降；在反应温度介于35~55℃时，延长反应时间有利于黏度的提高；产品在反应温度45℃下反应4h 后，阳离子淀粉的糊液黏度趋于稳定.对比原淀粉及阳离子化淀粉的扫描电子显微镜图发现，变性后的淀粉颗粒表面形态有了较大的变化，原淀粉的晶体结构被破坏，颗粒粒径分布范围增大，颗粒表面呈现粘连现象.采用红外光谱与DSC 对部分样品进行测试表明，淀粉变性后其内部基团种类基本未发生改变，但部分基团的数量确有所增加.关键词：阳离子淀粉；物理形貌；流变性；醚化；干法；黏度中图分类号：TS103.84；文献标志码：A文章编号：1671-024X （2011）02-0046-04Influence factors of physical properties and rheological property of cationic starchLI Guang-fen ，TA Na（School of Material Science and Engineering ，Tianjin Polytechnic University ，Tianjin 300160，China ）Abstract ：The cationic modification on corn starch is carried out by mixing corn starch ，sodium hydroxide and etherifyingagent.The mixture is mechanically activated ，stirred and then heated under the certain temperature for producing cationic starch with the low-degree of substitution.The results show that by changing the amount of etherifying agent ，sodium hydroxide ，the reaction time and temperature ，the physical and rheological properties of cationic corn starch can be varied accordingly.The viscosity of cationic starch paste first increases and then decreases with the increase of the amount of etherifying agent ；meanwhile the amount of the sodium hydroxide increasing may lead to a little decrease of the viscosity of cationic starch paste.As the reaction temperature ranges from 35℃to 55℃，the longer reaction time likely causes a higher viscosity of the paste.However ，theviscosity of the cationic starch paste tends to be stable after the reaction is carried out at 45℃for 4hours.With scanning electron microscopy ，it is observed that the particle size distribution increases and the crystal structures disappear after the modification.The analysis of IR chromatography and DSC also show the slight changes beforeand after cationic modification.In spite of the less change in the types of the inner groups ，the height of the peak of some groups is indeed found an increase.Key words ：cationic starch ；physical properties ；rheological property ；etherization ；dry process ；viscosity收稿日期：2010-11-04基金项目：天津市自然科学基金资助项目（08JCYBJC26300）；中空纤维膜材料与膜过程省部共建国家重点实验室培育基金资助项目通信作者：李广芬（1966—），女，博士，教授.E-mail ：liguangfen@第30卷第2期2011年4月天津工业大学学报JOURNAL OF TIANJIN POLYTECHNIC UNIVERSITYVol.30No.2April 2011根据淀粉的阳离子化反应方式，阳离子化淀粉可分为醚化型、酯化型及接枝共聚型，以醚化型为主.阳离子淀粉的糊稳定性、水溶解性、成膜性、透明度等性能取决于取代度及反应效率等因素.通过改变实验条件可获得不同性能的产品，从而扩大阳离子淀粉的应用范围.阳离子淀粉因其带有正电荷，对带有负电荷的纤维、悬浮液中的固体颗粒等具有良好的亲和力[1]，可以起到增强、助留、助滤等作用，在造纸工业领域可第2期用作湿部添加剂、表面施胶剂、涂布粘合剂等.此外，阳离子淀粉亦可作为添加剂广泛应用于纺织、农业、造纸、医药、油田钻井和浮游选矿等领域[2-8].阳离子淀粉由淀粉葡萄糖残基中的羟基同阳离子醚化剂（叔胺基化合物、季铵基化合物及亚胺基化合物）在碱催化作用下反应制得.目前应用最广的阳离子醚化剂是3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，在碱催化条件下，淀粉发生阳离子化反应的同时常伴随着醚化剂和阳离子淀粉的水解等反应.其中，干法制备阳离子淀粉工艺是将阳离子试剂与碱的混合物喷到干淀粉上，于一定温度下搅拌反应一段时间，即得阳离子淀粉.与湿法相比，干法具有工艺简单、反应时间短[9]、反应效率高、转化率高[10-13]、环境污染小等特点，且干法制得的阳离子淀粉与湿法所得产品相比，阳离子取代基在淀粉分子中的分布没有多大区别[14].本实验的目的在于探索碱催化条件下干法制备阳离子淀粉的生产工艺路线，研究醚化剂、NaOH 配比、反应时间及反应温度对阳离子变性淀粉黏度的影响；利用扫描电镜观测对比原淀粉改性前后的表面结构；同时，利用红外和DSC 检测技术，鉴定其内部基团及其结构在反应前后的变化.1实验部分1.1实验原料和仪器所用原料包括：工业用玉米淀粉，诸城兴贸玉米开发有限公司生产；3-氯-2-羟丙基-三甲基磺酸铵，东营国风精细化工有限公司生产；氢氧化钠，天津市博迪化工有限公司生产.所用仪器包括：电子分析天平AY220，日本岛津公司生产；电热鼓风干燥箱101A -1型，黄骅市卸甲综合电器厂生产；旋转黏度计NDJ -4，上海精科天平公司生产；扫描电镜Quanta 200，美国FEI 公司生产.1.2阳离子淀粉的制备在碱催化剂存在条件下，淀粉与3-氯-2羟丙基三甲基磺酸铵进行醚化反应，制取阳离子淀粉.其反应过程如下（St-OH 表示淀粉）：首先，将一定量绝干淀粉与稀释的醚化剂放入研钵中，机械研磨30min 以上；然后将氢氧化钠颗粒配置成一定浓度的溶液，待其冷却后将其缓慢、均匀地滴加至上述混合物中（防止糊化），继续研磨25min.之后将样品均匀平铺于白磁盘中，置入烘箱进行加热反应.反应结束后将样品加工成粉末，密闭保存.1.3测试及表征（1）黏度测试：将阳离子淀粉样品分散于250mL 水中配制成6%的溶液，将恒温水浴箱的水温升至96.2℃并保持恒定15min ；将装有上述样品的烧杯放入恒温水浴中，同时机械搅拌直至样品糊化，加盖保温60min.采用NDJ-4旋转黏度计重复测定样品溶液的黏度，最后取平均值.（2）表面形貌观察：原淀粉经化学改性后，通常其颗粒形状及大小会发生改变，而这种颗粒形貌的改变会影响其应用性能.本文采用Quanta 200扫描电子显微镜（SEM ）对阳离子淀粉固体样品的表面形貌进行研究.将铜质样品托台进行粘胶，取少量淀粉样品均匀地平铺于其表面，在样品表面上喷镀薄层金膜.然后将处理后的样品放入扫描电子显微镜中观察，进行对比分析.（3）分子结构分析：测定原淀粉及阳离子淀粉的红外谱图以确定淀粉分子中结构及基团的变化.样品制备采用KBr 压片法，将约2mg 的样品与300mg KBr 粉末共混后，进行压片制样.将制得的压片置于TENSOR37傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR ）中进行测定，记录400~4000cm -1范围内的红外光谱图.（4）DSC 分析：差示扫描量热法（DSC ）是研究淀粉糊化热焓效应的常用热分析手段.本研究分别对原淀粉及阳离子淀粉样品进行DSC 对比分析.将样品置于铝坩埚中，以空皿为参照，温度范围为30~400℃，以10℃/min 的速率升温，在氮气流量20mL/min 下进行测试.2结果与讨论2.1醚化剂和NaOH 配比对流变性的影响阳离子淀粉的流变性能很大程度上取决于反应效率及取代度的高低.而此类参数受到反应中醚化剂的添加量、碱性条件等影响.不同氢氧化钠用量（0.2~0.3g ）对阳离子淀粉黏度的影响如图1所示.由图1可以发现，随着NaOH 添加量的增加，黏度变化较小，呈略微下降的趋势.这是由于在淀粉醚化反应中，一方面NaOH 可将淀粉分子中的羟基转变成氧负离子，增强淀粉的亲和力；另一方面NaOH 具有使淀粉颗粒膨胀的作用，从而有利于醚化剂向淀粉颗粒内部渗透，促进醚化反应的进行.当反应过程所St-OH +CH 2CHCH 2N （CH 3）3SO 3H-St-O -CH 2CHCH 2N （CH 3）3SO 3H-NaOH Cl OHOH++李广芬,等:阳离子淀粉物理形貌及流变性的影响因素47——天津工业大学学报第30卷需NaOH 量变化不够大时，黏度改变也很小.同时，从图1中还可以看出，随着醚化剂用量的增加，黏度明显呈现先增大后减小的变化趋势.这是由于当醚化剂用量较小时，多余的NaOH 使得淀粉亲水性能提高，从而有利于黏度的提高.而随着醚化剂用量增加，醚化剂与淀粉分子的反应几率增加，有利于醚化反应的进行，改善了流体的流动性，黏度下降.实验结果表明，当25g 淀粉中添加的醚化剂用量大于0.8g ，NaOH 用量介于0.2~0.3g 时所制得的6%阳离子淀粉的淀粉糊液黏度趋于稳定，约3500mPa ·s.2.2反应时间及反应温度对流变性的影响本文考察了反应温度（35~55℃）和反应时间（3~6h ）对阳离子淀粉流变性的影响，结果如图2所示.由图2可以看出，总的来讲，随着反应温度及时间的增加，黏度呈增加趋势.当反应温度较低（35℃）时，反应时间小于4h 时，黏度增加较小，说明反应取代度和反应效率较低；而反应时间超过4h 后，黏度上升较大，说明此时由于温度较低导致反应时间对阳离子淀粉流变性的影响远大于反应温度的影响.当反应温度升高至45℃时，阳离子淀粉的黏度变化较大，此时反应效率有所增加；然而反应时间大于4h 后，时间对阳离子淀粉糊液流变性的影响变弱.而反应温度升至55℃时，阳离子淀粉的黏度变化与45℃时较相似.因此将反应温度设为45℃，使反应时间大于4h 时，有利于获得具有稳定糊液黏度的阳离子淀粉.2.3不同醚化程度阳离子淀粉颗粒表面形态的比较电子扫描显微镜观察到阳离子淀粉及原淀粉的表面结构和各相粒子的分布状况存在着明显的变化，如图3所示.玉米原淀粉其颗粒为实心圆和多角形，颗粒大小分布相对均匀，表面结构紧密，棱角光滑.当NaOH 加入量较少时，其外观形状仍为颗粒状，与原淀粉基本相似.随着醚化剂与NaOH 加入量的增加，淀粉颗粒表面形态变化越来越明显，颗粒大小分布变得很不均匀，表面已出现孔洞.随着催化剂量的增加，原淀粉的颗粒被逐渐破坏，淀粉颗粒表面的孔洞增大，外观已不成颗粒状，而是成为碎片，并且粘连在一起.研究表明，机械活化对玉米淀粉的反应有很大影响.由于原玉米淀粉的表面结构紧密且存在结晶区，试剂不易渗透到颗粒内部尤其是结晶区域，反应仅仅发生在淀粉团粒的表面.机械活化作用后，淀粉颗粒表面及结晶结构受到破坏，试剂更容易渗透到颗粒内部，比表面积增加，反应几率及反应的活性增大.2.4阳离子淀粉化学结构分析采用差式扫描量热仪对采用不同醚化剂/NaOH 比例所得2种阳离子淀粉及原淀粉进行了对比测试，结果如图4所示.图3不同醚化剂/NaOH 比例所得阳离子淀粉的SEM 图像Fig.3SEM images of cationic starch particles prepared at different ratios between etherifying agent and NaOH图1NaOH 、醚化剂配比对阳离子变性淀粉黏度的影响Fig.1Influence of amount of etherifying agent and NaOH on viscosity of cationic starch paste图2反应时间及温度对阳离子变性淀粉黏度的影响Fig.2Influences of reaction temperature and time on viscosity of cationic starch paste400035003000250020001500100050003.03.54.05.06.04.55.5反应时间/h45℃55℃35℃（a ）原淀粉（b ）醚化剂/NaOH=1∶0.2（c ）醚化剂/NaOH=1∶0.30.40.60.81.21.61.01.4500040003000200010000醚化剂用量/gNaOH 0.2g g NaOH 0.3g图4阳离子淀粉及原淀粉的DSC 曲线Fig.4DSC curves of starch and cationic starch050150350450250876543210-1温度/℃1、原淀粉2、变性淀粉（醚化剂1g ，NaOH 0.2g ）3、变性淀粉（醚化剂1g ，NaOH 0.3g ）10020040030012348——第2期从图4可以看出，在温度变化区间30~400℃，两种阳离子淀粉样品DSC 曲线中的热量呈现出类似变化趋势.3个样品均于近50℃左右发现一放热峰，此峰可能是由于淀粉重结晶所造成的.与原淀粉进一步对比发现，阳离子淀粉在325~350℃没有出现高峰，而在200~350℃有多峰出现；而原淀粉在325~350℃出现一个最高峰，附带以肩峰.说明加热温度高于200℃时，原淀粉样品开始碳化，高分子链断裂分解；而阳离子淀粉由于干法反应过程中部分淀粉链早已断裂，所以其总体分解温度较原淀粉早.阳离子淀粉与原淀粉的红外谱图如图5所示.将图5中阳离子淀粉及原淀粉的红外谱图进行对比可以看到，阳离子淀粉谱图中最显著地峰出现在1148、1076、995、933、851和758cm -1处.而出现于1076、851和758cm -1处的峰是由于C-H 键的弯曲、-CH 2键的变形以及C-C 键的拉伸而造成的；其他峰则是由于C-O 键的伸展所造成的.从图5可以看出，波数851、758cm -1处的峰形与峰强度与原淀粉谱图略有不同，说明相应基团量有所增加.除此之外，此低取代度阳离子淀粉的红外谱图与所采用的原淀粉红外谱图基本相似.3结论在原淀粉原料中加入碱与醚化剂进行干法反应，制取低取代度、低黏度阳离子淀粉，研究发现：（1）反应中醚化剂、NaOH 的比例、反应时间与反应温度均对产品的糊液流变性能有着重要的影响.（2）利用扫描电子显微镜对样品表面结构进行观察，发现变性后的淀粉颗粒与原淀粉相比，颗粒大小差距变大，表面粘连增强；（3）分析DSC 曲线及红外谱图发现，经过变性后的淀粉与原淀粉在基团种类上没有区别，但部分基团的数量有所增加，反应破坏了原淀粉的结晶.参考文献：[1]张燕萍.变性淀粉制造与应用[M].北京：化学工业出版社，2001.[2]张友松.变性淀粉生产与应用手册[M].北京：中国轻工业出版社，1999：180-183.[3]GRANO H ，HASE A ，YLI-Kauhaluma J ，et al.New cationicstarch ，its preparation and use ：WO ，2000015669[P].2000-03-23.[4]ZHANG Liming.A review of starches and their derivatives for oilfield applications in China[J].Starch ，2001，53：401-407.[5]Eastman Kodak Company.Photographic emulsions and ele -ments of increased sensitivity ：US ，6090536[P].2000-07-18.[6]ZHU Zhifeng ，ZHUO Renxi.Crosslinked quaternary ammoni -um cornstarch matrix for slow release of carboxylic groups con -taining herbicides [J].Starch ，2000，52：58-63.[7]具本植，张淑芬，杨锦宗.交联阳离子淀粉（DS =0.95）的干法制备及其脱色性能[J].化学研究与应用，2001，13（1）：59-62.[8]HAACK V ，HEINZE T ，OELMEYER G ，et al.Starch deriva -tives of high degree of functionalization ，synthesis and floccu -lation behavior of cationic starch polyelectrolytes[J].Macromol Mater Eng ，2002，287：495-502.[9]AYOUB A ，BLIARD C.Cationisation of glycerol plasticisedwheat starch under microhydric molten conditions [J].Starch ，2003，55：297-303.[10]CAESER G V.Process for forming cationic polysaccharide ethers and product ：US ，3422087[P].1969-01-14.[11]BILLY J M ，Seguin J A.Dry heat process for the preparation of cationic starch ethers ：US ，3448101[P].1969-06-03.[12]RANKIN J C ，PHILLIPS B S.Low pH preparation of cationic starches and flours ：US ，4127563[P].1978-11-28.[13]CUVELIER G ，WATTIEZ D.Dry heat reaction of quaternizedepoxides and quaternized chlorohydrins with hydroxylated tex -tiles ：US ，3685953[P].1972-08-22.[14]GEORG H ，DIETMAR B ，ANDREAS R H.Production ofcationic starch ethers using an improved dry process [J].Starch ，1992，44（2）：69-74.图5阳离子淀粉及原淀粉的红外光谱图Fig.5FT-IR analysis of starch and cationic starch4000200070605040302010波数/cm -1变性淀粉（醚化剂1g ，NaOH 0.3g ）30001000原淀粉李广芬,等:阳离子淀粉物理形貌及流变性的影响因素49——。
不同粘度阳离子淀粉的制备与分析
不同粘度阳离子淀粉的制备与分析作者：奚可畏滕刚姜海花来源：《中国新技术新产品》2014年第06期摘要：以马铃薯阳离子为原料，利用干法通过对盐酸添加量、反应温度、反应时间的摸索，得到不同粘度范围在400-1500BU的系列相关产品。
满足了对不同粘度阳离子淀粉的需求。
该工艺简单、反应效率高、环境污染小、成本低等优点。
关键词：改性淀粉；阳离子淀粉；不同粘度中图分类号：TS72 文献标识码：A阳离子淀粉属于醚化淀粉，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物质吸附并保持在基质上，目前主要用于造纸行业当中，添加方法如下：（1）助留、助滤为主：添加位置靠近网前箱。
（2）增强为主：加入部位一般在调浆池或打浆机，要在加明矾等阳离子化学品前添加。
（3）用作中性施胶：加入地点一般在调浆池。
（4）表面施胶：采用胶辊表面施胶或压光机施胶法。
流动性是考察阳离子淀粉的主要指标之一，粘度越低其糊液的流动性越好。
本文研究了盐酸添加量、反应温度、反应时间对淀粉糊液粘度的影响。
1 实验部分1.1 试剂与仪器马铃薯淀粉（优级品）、氢氧化钠（AR级）、柠檬酸（AR级）、CTA（纯度69%）、浓盐酸（AR级）电热恒温鼓风干燥箱、循环水式真空泵、PHS-3C 型精密酸度计、凯氏定氮仪、Brabender 粘度仪（V型）1.2 马铃薯阳离子淀粉的制备采用湿法工艺，在CTA添加量为5%，反应时间为18小时，反应温度为45℃，反应pH 为11.5的条件下，制备出马铃薯阳离子淀粉。
产品的取代度为0.028，粘度为2880BU（浓度5%）。
1.3 不同粘度阳离子淀粉的制备以上述的马铃薯阳离子淀粉为原料，用喷壶向该淀粉喷入适量的浓盐酸，并搅拌均匀，进行烘干，使淀粉水分小于5%，再经粉碎后放入干法密闭反应器中，在一定温度下进行反应，反应结束后冷却、过筛。
2 结果与讨论2.1 盐酸添加量对淀粉粘度的影响。
干法制备高取代度阳离子淀粉的研究(1)
Ξ 收稿日期 :1999 - 09 - 06 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (29776009)
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
t/ ℃ 80 95 110 95 110 80 110 80 95
1. 522 1. 445 1. 443 0. 079
DS
0. 425 0. 470 0. 446 0. 486 0. 508 0. 554 0. 489 0. 543 0. 489
RE/ %
63. 6 70. 4 66. 8 72. 8 76. 0 82. 9 73. 2 81. 3 73. 2
作者采用干法制备了取代度为 0156 的高取代 度季铵型阳离子淀粉 。通过正交实验 ,考察了反应 温度 、反应时间和氢氧化钠用量等因素对产物取代 度和反应效率的影响 ,并确定了最佳反应条件 。
在碱催化剂存在下 ,淀粉与 N2(2 ,32环氧丙基) 三甲基氯化铵 (以下简称 GTA) 的反应过程如下 :
2. 1 反应体系水的质量分数的确定 其他条件相同 (反应温度 90 ℃,反TA 3 g) ,反应体系中水 的质量分数不同时 ,制备的季铵型阳离子淀粉的反 应效率 (RE) 和取代度 (DS) ,见表 1 。
表 1 反应体系水的质量分数对反应结果的影响
·168 ·
精 细 化 工 FINE CHEMIC AL S 第 17 卷
甲胺 2316 g (014 mol) ,常温下搅拌反应 4 h ,然后过 滤 、丙酮洗涤 、真空干燥 ,得白色固体产品 5815 g , GTA 的收率为 97 %。 1. 3 季铵型阳离子淀粉的制备
阳离子淀粉糊液粘度测定影响因素探讨
在实际操作中常常因操作者或操作条件 的不 同 ， 在着 同一产 存
品检测 结果 的重现性差的问题 。 为了进一 步提高阳离子淀粉糊 液粘度 测定 数据 的可比性 ， 有必要对影 响糊液粘度测定值 的有 关 因素进行 探讨 。 目前 ， 国内阳离子淀粉生产 厂家检测 阳离子淀粉糊液粘 度 大多采 用旋 转式粘度计 ， 该测定方法 的操作过程包括 升温煮浆 以及测定 。本文通过我们 多年的工作实践和反 复的对 比试验 ， 从影 响阳离子淀粉糊 液粘 度测定的诸多因素 中 ， 重点探讨 升温 煮浆操作过 程的影 响因素 ， 阳离子 淀粉 糊液粘度测定 提供一 为
【 键 词 】 阳离子淀粉 ； 关 粘度； 测定； 影响因素
【 中图分类号 】Ｔ２ ５ Ｓ３
【 文献标识码 】 Ａ
【 文章 编号 】 １０—６３ ００ ５ １ — ２ ０３２７（ １） — ０ ２ ０ １
１ 前 言
阳离子淀 粉是一种 重要 的淀 粉衍生物 ，因其 具有分 散性 好、 留着 率高 、 增强效果 显著 、 污染小 的优 点 ， 已广 泛应用 于造
纸 工业 中 。 纸 中所 用 阳 离 子 淀 粉 ， 要 用 作 湿 部 添 加 的助 留 、 造 主
冷却水 ， 热升温 ， 加 待糊 液温度升至 ９ 时 ， ９ ￣ １Ｃ ５ 在 ５Ｃ４ 条件 －ｏ 下保温 １ ，然后 从烧 瓶 中抽取淀粉糊 液放人预先加热保 温在 ｈ ９ ℃ ±１ ５ ℃的 ＮＤ 一 ９型旋转式粘度计测定 筒内 ，按粘度 计所 Ｊ７
３ 试 验 结 果与讨 论
阳离子淀粉糊液粘 度测 定的影响因素较多 ， 有淀粉乳 的浓 度 、 粉乳 的 ｐ 淀 Ｈ值 、 拌 桨形状 和 尺寸 、 浆过程 的搅 拌速 搅 煮
阳离子淀粉的制备及应用
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，美国造纸工业阳离子淀粉的使用量从1．9万t增加到6万t。
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，含氮量为0。
2％～0。
4%。
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。
淀粉样变的原因
淀粉样变的原因
淀粉样变是指淀粉分子的结构因各种原因而改变，导致其性质的变化。
淀粉样变的原因主要包括以下几个方面：
1. 温度影响：当淀粉被加热时，淀粉分子中的α-葡萄糖单元会失去水分，形成α-葡萄糖醛酸。
此时，淀粉分子的结构开始发生变化，形成更多的β-葡萄糖单元，从而导致淀粉样变。
2. pH值影响：淀粉样变也会受到pH值的影响。
当pH值低于5.0时，淀粉分子中的α-葡萄糖单元会被酸性条件下的水解所破坏，形成更多的β-葡萄糖单元，同样导致淀粉样变。
3. 水分含量：当淀粉被过度干燥时，淀粉分子的结构会发生变化，形成更多的β-葡萄糖单元，从而导致淀粉样变。
4. 氧化作用：淀粉在氧化条件下也会发生样变。
当淀粉分子遭受氧化作用时，其中的α-葡萄糖单元会被氧化成醛基或羧基，形成更多的β-葡萄糖单元，从而导致淀粉样变。
因此，要避免淀粉样变，需要注意控制温度、pH值和水分含量，同时尽量避免淀粉的氧化作用。
- 1 -。
阳离子淀粉造纸 -回复
阳离子淀粉造纸-回复阳离子淀粉是一种常用于造纸工业中的化学添加剂。
它在造纸过程中发挥着重要的作用，能够提高纸张的强度和柔韧性，改善纸张的表面光滑度和印刷性能。
本文将详细介绍阳离子淀粉在造纸工艺中的应用，并逐步回答读者可能会有的疑问。
一、什么是阳离子淀粉？阳离子淀粉是一种根据淀粉分子结构经改性而得到的阳离子聚合物。
在原淀粉分子结构中，淀粉分子是由α-D-葡萄糖单元通过α-1,4糖苷键连接而成的聚合物。
通过选择性地氧化或酯化淀粉分子上的羟基（-OH），可以引入阳离子性基团，从而形成阳离子淀粉。
二、阳离子淀粉在造纸工艺中的应用1. 增强纸张强度：阳离子淀粉可以与纤维表面形成稳定的阳离子复合物。
这种复合物能够增加纤维间的结合力，提高纸张的拉伸强度和撕裂强度，使得纸张不易断裂。
2. 改善纸张柔韧性：阳离子淀粉的正电荷能够与纤维负电荷相互吸引，形成一种类似桥梁的结构，增加纤维的交联点。
这种交联能够增加纸张的柔韧性，使其不易折断。
3. 提高纸张表面光滑度：由于阳离子淀粉的附着性和分散性好，它可以填充纸张表面的微小孔隙和表面沟槽，减少纸张的粗糙度，提高其表面光滑度。
4. 改善纸张印刷性能：阳离子淀粉能够与纸张表面形成均匀、致密的涂层，提高纸张的印刷吸墨性和墨迹定位度，使印刷图文更加清晰。
三、阳离子淀粉的添加方法和剂量阳离子淀粉通常以溶液的形式添加到造纸浆料中，其添加方法可以分为两种：回流式添加和间歇式添加。
回流式添加是指将阳离子淀粉溶液慢慢加入到浆料中，并通过搅拌使其均匀分散；间歇式添加是将阳离子淀粉溶液一次性加入到浆料中，并通过短时间的高剪切力搅拌使其均匀分散。
阳离子淀粉的添加剂量一般在0.2~1.5之间，具体剂量根据纸张的特性和需求进行调整。
通常情况下，纸张的强度和柔韧性随着添加剂量的增加而提高，但过高的剂量可能会导致纸张粘连或受到负面影响，因此需要根据具体情况进行合理的控制。
四、阳离子淀粉的优势和应用前景阳离子淀粉作为一种重要的造纸化学添加剂，具有以下优势：1. 技术成熟：阳离子淀粉作为造纸化学添加剂已经广泛应用于工业生产中，并且具有成熟的制备工艺和稳定的性能。
阳离子淀粉市场分析报告
阳离子淀粉市场分析报告1.引言1.1 概述概述部分：阳离子淀粉是一种具有阳离子性质的淀粉衍生物，具有优良的沉淀性和吸附性，在多种行业中得到广泛应用。
本报告旨在对阳离子淀粉市场进行全面分析，包括其定义与特点、在不同行业的应用情况、市场现状及发展趋势等方面进行深入研究，以期为相关行业决策者和投资者提供客观准确的市场信息和发展建议。
通过本报告，读者将得到对阳离子淀粉市场的全面了解，为未来的发展和投资决策提供有力参考。
1.2 文章结构文章结构：本报告主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分中，将对阳离子淀粉进行概述，介绍本报告的结构和目的，并进行总结。
正文部分将重点讨论阳离子淀粉的定义与特点，以及其在不同行业的应用，同时对阳离子淀粉市场的现状和发展趋势进行分析。
在结论部分中，将总结报道中的主要发现，并展望阳离子淀粉市场的发展前景，提出相关建议和展望。
通过这样的结构，将全面分析阳离子淀粉市场的相关情况，为读者提供全面的市场分析报告。
"1.3 目的":本报告的主要目的是对阳离子淀粉市场进行全面深入的分析，以便了解其当前的市场现状和未来的发展趋势。
通过对阳离子淀粉的定义与特点、在不同行业的应用以及市场现状的调查研究，可以为相关行业的从业者提供参考，帮助他们更好地了解这一市场，做出正确的决策。
同时，通过对市场前景的展望和提出的建议，有助于市场参与者更好地把握市场机遇，制定合理的发展战略，推动行业发展与创新。
1.4 总结总结部分:综合以上分析，阳离子淀粉作为一种广泛应用的化工产品，其市场需求不断增长，特别是在纺织、造纸、水处理等行业中的应用前景十分广阔。
随着环保意识的提升和技术的不断创新，阳离子淀粉市场在未来将有更多的发展机遇。
因此，建议相关企业加大研发投入，不断提升产品质量和技术含量，以满足市场需求，并且密切关注市场需求和行业动态，抓住市场变化带来的机遇，取得更大的市场份额。
希望本报告能为相关企业和机构提供有益的参考和指导。
阳离子淀粉性能及其对纸张物理性能的影响
阳离子淀粉性能及其对纸张物理性能的影响陈盈洁;曹云峰;皮成忠【摘要】以2种季铵型木薯阳离子淀粉为原料,按不同的比例加入纸浆中抄纸,通过对比2种淀粉对纸浆及纸张物理性能的作用效果来确定阳离子淀粉的取代度对纸张物理性能的影响.结果表明:高取代度的阳离子淀粉对提高纸浆留着及纸张的物理性能最有效,且2种淀粉的添加量分别为纸张定量的1.0％时,对纸张的增强效果最好.【期刊名称】《造纸化学品》【年(卷),期】2015(027)003【总页数】5页(P1-5)【关键词】阳离子淀粉;取代度;物理性能【作者】陈盈洁;曹云峰;皮成忠【作者单位】南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,江苏南京210037;南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,江苏南京210037;南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,江苏南京210037【正文语种】中文【中图分类】TS727+.2在能源稀缺及污染严重的今天，淀粉由于具有资源广泛、价格低廉、供应稳定、使用方便、可化学改性及生物降解等优点，在诸多领域得到广泛应用［1-2］，尤其在造纸行业。
它的可化学改性决定了它是一个不可或缺的造纸用添加剂［3-5］。
淀粉作为造纸湿部添加剂，不仅能有效提高纸张表面强度和改善纸张的耐破性，而且淀粉的加入使得浆料中细小纤维和填料的留着量得到提高［6-10］。
按离子特性不同，在造纸上常用的变性淀粉有下列5类：阴离子淀粉、阳离子淀粉、两性及多元变性淀粉、非离子淀粉及其他变性淀粉［11］；其中，阳离子淀粉和两性淀粉在造纸行业更是得到广泛的使用［12-14］。
由于浆料纤维表面含有大量的羟基，造成浆料纤维带有一定的负电性；而阳离子淀粉的加入能使带正电的阳离子淀粉颗粒很好地与带有负电的纤维结合［15］，从而增强纤维之间的结合力，使纸张强度增加。
随着造纸工业的发展，高取代度阳离子淀粉的研究越来越得到人们的重视［16-19］。
本文主要研究了2种不同取代度的阳离子淀粉性能及其对纸张物理性能的影响。
淀粉品质研究中的质构分析及影响因素
淀粉品质研究中的质构分析及影响因素淀粉品质研究紧要通过对淀粉糊或者淀粉凝胶的质构分析来进行。
淀粉糊和淀粉凝胶的粘弹性，硬度等指标可以直观的反应其流变性质和质构性质。
对淀粉凝胶进行质构测试时，首先将淀粉配制成确定浓度的淀粉乳，加热糊化后趁热摇匀，冷却至室温后放置于4℃的冰箱中24 h后进行质构测定。
凝胶的质构测定一般选用TPA模式，圆柱形探头或圆盘探头。
建议较稀的样品选用内径较大的探头而较稠的样品选用内径较小的探头。
（1）不同品种大米淀粉的质构性质如硬度、内聚性、黏着性等有显著差别。
直链淀粉含量较高的大米淀粉形成的凝胶硬度较高，紧要由于直链淀粉短时间结晶造成淀粉凝胶老化。
研究表明凝胶硬度较高的大米淀粉通常直链淀粉含量较高，支链淀粉侧链较长。
（2）用质构仪分析了大米淀粉糊的质构特性，发现淀粉的质量分数以及pH对淀粉糊的凝胶强度有影响。
淀粉糊硬度随淀粉质量分数加添而增大；当pH在2～10之间时，淀粉糊硬度随pH的加添而快速增大。
（3）淀粉凝胶的硬度、黏着性与其老化程度有关。
淀粉老化程度越大，凝胶硬度越大，而黏着性越小。
不同米糠膳食纤维添加量（ 0%、5%、10%）对大米淀粉的质构特性也有影响。
结果表明，在同一贮藏时间下，膳食纤维添加量为10%的大米淀粉硬度、黏着性及回复性更改速率慢，5%次之，没有添加膳食纤维的大米淀粉硬度、黏着性及回复性更改速率快，证明米糠膳食纤维的添加对大米淀粉的老化有确定的延缓作用，因其能够减少淀粉凝胶中水的移动性，从而减缓水分的迁移，使淀粉凝胶硬度、黏着性更改更缓慢。
（4）除了淀粉自身品种差别，淀粉凝胶的制备条件也会对淀粉凝胶的品质有影响。
在不同搅拌速率（ 15、150、350 r /min）和不同搅拌时间（95℃； 10、30、45 min）制备的小麦淀粉凝胶的质构特性的更改。
结果表明，在同一搅拌时间，提升搅拌速率对淀粉凝胶的质构特性有显著的影响；在同一搅拌速率，延长搅拌时间对凝胶质构影响相对较小。
阳离子淀粉反应效率
阳离子淀粉反应效率【主题：探究阳离子淀粉反应效率】导言：阳离子淀粉作为一种重要的功能性高分子材料，在许多领域都有广泛的应用。
它的反应效率是评估其性能优劣的关键指标之一。
本文将以阳离子淀粉反应效率为主题，从简到繁地介绍相关概念和原理，并探讨其在实际应用中的意义。
通过全面评估和深入分析，我们将能更好地理解阳离子淀粉反应效率的内涵和影响因素。
正文：1. 阳离子淀粉的定义和基本原理阳离子淀粉是指具有阳离子表面活性剂（catonic surfactant）修饰的淀粉。
它具有淀粉的许多优点，如良好的生物相容性、可生物降解性和低毒性，以及阳离子表面活性剂的特性，如高度的吸附性和黏附性。
其制备方法主要有离子交换法、后期修饰法等。
2. 影响阳离子淀粉反应效率的因素（1）阳离子表面活性剂的类型和用量：不同类型和用量的阳离子表面活性剂对阳离子淀粉反应效率有重要影响。
适宜的阳离子表面活性剂类型和用量可以提高淀粉的疏水性和吸附性，从而增强阳离子淀粉的反应能力。
（2）反应条件：反应温度、反应时间和反应pH值等反应条件对阳离子淀粉反应效率也有着显著影响。
合适的反应条件可以控制淀粉与阳离子表面活性剂的反应程度，实现最佳的反应效果。
（3）原料淀粉品质：淀粉的质量和特性直接影响阳离子淀粉的反应效率。
高质量的淀粉可提供更多的反应位点和更好的结构稳定性，有利于阳离子淀粉的反应。
3. 阳离子淀粉反应效率在实际应用中的意义（1）医药领域：阳离子淀粉是一种良好的生物相容性高分子材料，可以用于药物缓释、组织修复和生物传感等方面。
其反应效率的高低直接决定了材料的负荷能力和缓释性能。
（2）纺织工业：阳离子淀粉可用于纺织品的增稠、固色和涂覆等方面。
在纺织加工中，反应效率的高低关系到产品的品质和性能。
（3）食品工业：阳离子淀粉广泛应用于食品加工中，如糕点、果冻和奶制品等。
其反应效率对食品的稳定性、口感和质感等具有重要影响。
4. 个人观点和理解阳离子淀粉反应效率作为功能性高分子材料的关键指标之一，对其在各个领域中的应用和发展至关重要。
影响阳离子淀粉应用性能的因素分析
影响阳离子淀粉应用性能的因素分析
李广芬;张友松
【期刊名称】《造纸化学品》
【年(卷),期】1999(011)003
【摘要】综合介绍了生产中各种因素对阳离子淀粉性能的影响情况及各种添加剂与阳离子淀粉之间影响关系，从而为生产厂家在使用过程中最大程度发挥阳离子性能提供依据。
【总页数】3页(P22-24)
【作者】李广芬;张友松
【作者单位】天津纺织工学院材料系;天津纺织工学院材料系
【正文语种】中文
【中图分类】TS727.2
【相关文献】
1.虚拟环境应用性能瓶颈潜在因素分析及对策 [J], 于耳;朱康林;盛靖
2.阳离子淀粉用量对PCC絮聚体稳定性的影响 [J], 李涛;张美云;郗伟;;
3.影响PDC钻头应用性能的因素分析 [J], 邹洁; 冉小丰; 杨志强; 马越; 方锦
4.PDC钻头应用性能的影响因素分析 [J], 梁中杰
5.硅酸钙/阳离子淀粉表面施胶对瓦楞纸板物理性能的影响 [J], 郝晓秀;尹兴;刘双双;陈志强
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阳离子淀粉黏度测定的影响因素
阳离子淀粉黏度测定的影响因素郭莹莹;于洋;姚龙洋【摘要】阳离子淀粉是用阳离子化剂处理的天然淀粉,是造纸行业常用的纸面施胶剂和纸张增强剂.淀粉的黏度较高,测定和控制淀粉的黏度是产品质量管理的重要方面.该文通过一系列淀粉黏度的测定实验,总结出影响淀粉黏度测定的关键因素和变化规律,为实际应用提供参考和依据.【期刊名称】《造纸化学品》【年(卷),期】2016(028)0z1【总页数】3页(P15-17)【关键词】阳离子淀粉;黏度;测定条件【作者】郭莹莹;于洋;姚龙洋【作者单位】牡丹江恒丰纸业股份有限公司,黑龙江牡丹江157000;牡丹江恒丰纸业股份有限公司,黑龙江牡丹江157000;牡丹江恒丰纸业股份有限公司,黑龙江牡丹江157000【正文语种】中文【中图分类】TS236.9淀粉［（C6H10O5）n］是一种天然的高分子化合物，资源丰富，价格低廉，种类繁多，其中以木薯淀粉应用最为广泛。
为了改变天然淀粉黏度高、流动性差、容易凝聚、用水稀释后易沉淀等缺点，人们通过对天然淀粉进行改性处理，使其在较高浓度时仍具有较低的黏度，以便用于纸面施胶。
阳离子淀粉就是最常用的改性淀粉之一［1］。
在阳离子淀粉黏度测定的过程中，因实验条件、检测方法、操作方式不同等原因时常导致黏度测定结果差异较大，影响对物资验收标准及使用性能的判定，给物资检验及实际生产应用带来不便。
资料表明，影响淀粉黏度测定值的因素较多，主要可分为二大类：一类为内在因素，如平均相对分子质量大小、分子链形状、直链和支链淀粉含量比例等；另一类为外界因素，如淀粉溶液的浓度、温度、搅拌程度和保温时间等［2］。
前者主要与一定条件下黏度的大小有关，后者则主要涉及到测试结果的准确性和可比性，对于实际应用具有更为重要的意义。
本文通过一系列淀粉黏度的测定实验，总结出影响淀粉黏度测定的关键因素和变化规律，为实际应用提供参考和依据。
1.1 淀粉黏度的定义淀粉和变性淀粉糊的抗流动性称为淀粉黏度。
淀粉结构及相关性质综述
淀粉结构及相关性质综述摘要:淀粉是高等植物中常见的组分，是碳水化合物储藏的主要形式.淀粉在生活、生产中都具有广泛应用，淀粉的深层研究对人们的生活和新产品的研制都有重要意义。
本文介绍了淀粉的相关知识，包括淀粉的结构与性质、阳离子淀粉、淀粉酶及淀粉的酸解等，并对淀粉的发展进行了展望.关键词：结构性质阳离子淀粉酸解淀粉酶一．淀粉的结构及物理化学性质1.淀粉的分子结构淀粉是葡萄糖的高聚体，在餐饮业又称芡粉，通式是(C6H10O5)n,水解到二糖阶段为麦芽糖，化学式是（C12H22O11)，完全水解后得到葡萄糖，化学式是（C6H12O6 ）.淀粉颗粒含有微量的非碳水化合物，如蛋白质、脂肪、无机盐等，其中除脂肪酸被直链淀粉分子吸附，磷酸与支链淀粉分子呈酯化结合之外，其他物质都是混杂在一起.淀粉分子是由许多α―D―吡喃葡萄糖基单元通过糖苷键连接而成的高分子化合物。
淀粉的基本组成单位是α―D―吡喃葡萄糖(稳定的椅式构象）。
淀粉有直链淀粉和支链淀粉之分,另外在许多淀粉中还存在第三种成分,即中间级分——-轻度支化的直链淀粉.1.1直链淀粉1。
1.1直链淀粉的分子结构及聚合度一般的研究认为直链淀粉是一种线形多聚物,都是由α―D―吡喃葡萄糖通过α―D―1,4糖苷键连接而成的链状分子，呈右手螺旋结构，每六个葡萄糖单位组成螺旋的一个节距，在螺旋内部只含氢原子，是亲油的，羟基位于螺旋外侧。
螺旋上重复单元之间的距离为10.6×10﹣¹º，每个α―D―吡喃葡萄糖基环呈椅式构象。
直链淀粉没有一定大小，不同来源的直链淀粉差别很大.一般文献报道,禾谷类直链淀粉的DP为300～1200，平均800；薯类直链淀粉的DP为1000~6000，平均3000。
1。
1。
2直链淀粉与碘和脂肪酸的反应呈螺旋状态的直链淀粉分子能够吸附碘形成螺旋包合物，从而使淀粉遇碘显蓝色.吸附碘的颜色反应与直链分子大小有关，聚合度12以下的短链遇碘不显色；聚合度12～15呈棕色；聚合度20～30呈红色;聚合度35~40呈紫色；聚合度45以上呈蓝色。
阳离子淀粉对纤维黏附性能影响因素的分析
阳离子淀粉对纤维黏附性能影响因素的分析本德萍;郭晓玲【期刊名称】《棉纺织技术》【年(卷),期】2009(037)008【摘要】测试分析影响阳离子淀粉对纺织纤维黏附性的主要因素.通过测试阳离子淀粉的取代度以及粗纱浸浆时间和温度等因素对粗纱断裂强力等表征黏附性能指标的影响,得知:提高阳离子淀粉的含量和取代度,增加粗纱的浸浆时间和温度以及搅拌的时间和速度,有利于增强阳离子淀粉与纺织纤维之间的黏附力.%Main effect factor of cationic starch on textile fibre adhesion were tested and analysed. Through testing substitution degree of cationic starch, effect of roving dipping time and temperature et al factor on roving breaking strength et adhesion index, it is considered that adhesion force between cationic starch and textile fibre could be strengthened by increasing content and substitution degree of cationic starch,increasing roving dipping time & temperature and stirring time & speed.【总页数】3页(P29-31)【作者】本德萍;郭晓玲【作者单位】西安工程大学,西安,710048;西安工程大学,西安,710048【正文语种】中文【中图分类】TS103.84+6【相关文献】1.受热前后的纤维高性能混凝土抗压强度、抗渗性能的影响因素分析 [J], 梁磊;赵文;李艺;郭宪刚2.受热前、后的纤维高性能混凝土弯曲性能的影响因素分析 [J], 梁磊;李艺;赵文;郭宪刚3.HRB400钢筋与钢纤维再生混凝土黏结性能及影响因素分析 [J], 杨子胜; 刘盼; 王文迪; 惠存; 海然4.压裂用纤维携砂性能影响因素分析 [J], 盖玉叶;张贵玲;宋时权;邵红云;牟英华;赵俊桥5.秸秆纤维混凝土的工程性能及其影响因素分析 [J], 钱金龙;乔月来;严淳;李潇雨;黄涛;李虎龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
变性淀粉系列讲座（十）：阳离子淀粉
变性淀粉系列讲座（十）：阳离子淀粉
周永元;沈言行
【期刊名称】《棉纺织技术》
【年(卷),期】1989(017)006
【摘要】淀粉与含有胺基、亚胺基、铵、锍或鏻基的化合物化学反应所制得的淀粉衍生物,称为阳离子淀粉。
由于这些试剂都带有一个阳电荷基团,因此衍生物中使淀粉大分子上引入了一个或多个阳离子基团,从而具有高分子阳离子性能。
这类反应的发现在1930年已有报道。
但直到1952年才见到有实用价值的研究报
告,1955年开始有了工业性的规模生产。
它是一类很有价值的变性淀粉,对它的变性工艺及性能分析还在不断地进行着。
在七十年代及八十年代的淀粉变性研究文献中,阳离子淀粉的研究古有重要地位。
【总页数】4页(P59-62)
【作者】周永元;沈言行
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TS103.846
【相关文献】
1.变性淀粉系列讲座（六）：淀粉醚（1） [J], 沈言行;周永元
2.变性淀粉系列讲座（六）：淀粉醚（2） [J], 周永元;沈言行
3.变性淀粉系列讲座（八）：淀粉醋（1） [J], 沈言行;周永元
4.变性淀粉系列讲座（九）：淀粉酯（2） [J], 沈言行;周永元
5.变性淀粉系列讲座（十二）：变性淀粉综合分析 [J], 周永元;沈言行
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阳离子淀粉使用中存在的问题
阳离子淀粉使用中存在的问题
刘军钛
【期刊名称】《纸和造纸》
【年(卷),期】1998()2
【摘要】淀粉是常用的造纸化学助剂,它主要用于4个方面:湿部添加、层间喷淋、表面施胶和涂料涂布。
阳离子淀粉(近年来人们开发出的两性淀粉,它实际上是一种兼具阴离子基团的阳离子淀粉)因为具有与纤维相反的电荷,所以在纸浆中有较好的保留。
早期阳离子淀粉主要作为增干强剂,用于漂白化学浆中生产高级纸张。
【总页数】2页(P48-49)
【关键词】造纸;助剂;淀粉;阳离子淀粉
【作者】刘军钛
【作者单位】香港英国联合胶体(亚洲)有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TS727.2
【相关文献】
1.解析PP-R管在工程使用中的存在问题——生产设备、技术工艺和碑材料使用是行业出现问题的主要原因 [J], 立言
2.血清总淀粉酶测定在急性胰腺炎诊断中的价值及存在问题 [J], 黄韻祝;韦四喜
3.当前变性淀粉浆料使用中几个问题的探讨 [J], 周永元
4.WHP-501系列固体淀粉树脂胶的稳定性及使用中的问题 [J], 柏柳青
5.农药使用中存在的问题及科学安全使用 [J], 石洁;李宝燕;王英姿;刘保友
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阳离子淀粉物理形貌及流变性的影响因素李广芬，塔娜（天津工业大学材料科学与工程学院，天津300160）摘要：将玉米淀粉、醚化剂和碱以一定比例进行机械混合，并在加热条件下进行干法反应以制备低取代度阳离子淀粉.研究表明：反应条件如醚化剂用量、NaOH 用量、反应时间和反应温度对阳离子化玉米淀粉的物理形貌及流变性能有着很大的影响，阳离子淀粉的糊液黏度会随醚化剂加入量的增加呈先升高后下降的趋势，而NaOH 加入量的增加使得阳离子淀粉的糊液黏度有少许下降；在反应温度介于35~55℃时，延长反应时间有利于黏度的提高；产品在反应温度45℃下反应4h 后，阳离子淀粉的糊液黏度趋于稳定.对比原淀粉及阳离子化淀粉的扫描电子显微镜图发现，变性后的淀粉颗粒表面形态有了较大的变化，原淀粉的晶体结构被破坏，颗粒粒径分布范围增大，颗粒表面呈现粘连现象.采用红外光谱与DSC 对部分样品进行测试表明，淀粉变性后其内部基团种类基本未发生改变，但部分基团的数量确有所增加.关键词：阳离子淀粉；物理形貌；流变性；醚化；干法；黏度中图分类号：TS103.84；文献标志码：A文章编号：1671-024X （2011）02-0046-04Influence factors of physical properties and rheological property of cationic starchLI Guang-fen ，TA Na（School of Material Science and Engineering ，Tianjin Polytechnic University ，Tianjin 300160，China ）Abstract ：The cationic modification on corn starch is carried out by mixing corn starch ，sodium hydroxide and etherifyingagent.The mixture is mechanically activated ，stirred and then heated under the certain temperature for producing cationic starch with the low-degree of substitution.The results show that by changing the amount of etherifying agent ，sodium hydroxide ，the reaction time and temperature ，the physical and rheological properties of cationic corn starch can be varied accordingly.The viscosity of cationic starch paste first increases and then decreases with the increase of the amount of etherifying agent ；meanwhile the amount of the sodium hydroxide increasing may lead to a little decrease of the viscosity of cationic starch paste.As the reaction temperature ranges from 35℃to 55℃，the longer reaction time likely causes a higher viscosity of the paste.However ，theviscosity of the cationic starch paste tends to be stable after the reaction is carried out at 45℃for 4hours.With scanning electron microscopy ，it is observed that the particle size distribution increases and the crystal structures disappear after the modification.The analysis of IR chromatography and DSC also show the slight changes beforeand after cationic modification.In spite of the less change in the types of the inner groups ，the height of the peak of some groups is indeed found an increase.Key words ：cationic starch ；physical properties ；rheological property ；etherization ；dry process ；viscosity收稿日期：2010-11-04基金项目：天津市自然科学基金资助项目（08JCYBJC26300）；中空纤维膜材料与膜过程省部共建国家重点实验室培育基金资助项目通信作者：李广芬（1966—），女，博士，教授.E-mail ：liguangfen@第30卷第2期2011年4月天津工业大学学报JOURNAL OF TIANJIN POLYTECHNIC UNIVERSITYVol.30No.2April 2011根据淀粉的阳离子化反应方式，阳离子化淀粉可分为醚化型、酯化型及接枝共聚型，以醚化型为主.阳离子淀粉的糊稳定性、水溶解性、成膜性、透明度等性能取决于取代度及反应效率等因素.通过改变实验条件可获得不同性能的产品，从而扩大阳离子淀粉的应用范围.阳离子淀粉因其带有正电荷，对带有负电荷的纤维、悬浮液中的固体颗粒等具有良好的亲和力[1]，可以起到增强、助留、助滤等作用，在造纸工业领域可第2期用作湿部添加剂、表面施胶剂、涂布粘合剂等.此外，阳离子淀粉亦可作为添加剂广泛应用于纺织、农业、造纸、医药、油田钻井和浮游选矿等领域[2-8].阳离子淀粉由淀粉葡萄糖残基中的羟基同阳离子醚化剂（叔胺基化合物、季铵基化合物及亚胺基化合物）在碱催化作用下反应制得.目前应用最广的阳离子醚化剂是3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，在碱催化条件下，淀粉发生阳离子化反应的同时常伴随着醚化剂和阳离子淀粉的水解等反应.其中，干法制备阳离子淀粉工艺是将阳离子试剂与碱的混合物喷到干淀粉上，于一定温度下搅拌反应一段时间，即得阳离子淀粉.与湿法相比，干法具有工艺简单、反应时间短[9]、反应效率高、转化率高[10-13]、环境污染小等特点，且干法制得的阳离子淀粉与湿法所得产品相比，阳离子取代基在淀粉分子中的分布没有多大区别[14].本实验的目的在于探索碱催化条件下干法制备阳离子淀粉的生产工艺路线，研究醚化剂、NaOH 配比、反应时间及反应温度对阳离子变性淀粉黏度的影响；利用扫描电镜观测对比原淀粉改性前后的表面结构；同时，利用红外和DSC 检测技术，鉴定其内部基团及其结构在反应前后的变化.1实验部分1.1实验原料和仪器所用原料包括：工业用玉米淀粉，诸城兴贸玉米开发有限公司生产；3-氯-2-羟丙基-三甲基磺酸铵，东营国风精细化工有限公司生产；氢氧化钠，天津市博迪化工有限公司生产.所用仪器包括：电子分析天平AY220，日本岛津公司生产；电热鼓风干燥箱101A -1型，黄骅市卸甲综合电器厂生产；旋转黏度计NDJ -4，上海精科天平公司生产；扫描电镜Quanta 200，美国FEI 公司生产.1.2阳离子淀粉的制备在碱催化剂存在条件下，淀粉与3-氯-2羟丙基三甲基磺酸铵进行醚化反应，制取阳离子淀粉.其反应过程如下（St-OH 表示淀粉）：首先，将一定量绝干淀粉与稀释的醚化剂放入研钵中，机械研磨30min 以上；然后将氢氧化钠颗粒配置成一定浓度的溶液，待其冷却后将其缓慢、均匀地滴加至上述混合物中（防止糊化），继续研磨25min.之后将样品均匀平铺于白磁盘中，置入烘箱进行加热反应.反应结束后将样品加工成粉末，密闭保存.1.3测试及表征（1）黏度测试：将阳离子淀粉样品分散于250mL 水中配制成6%的溶液，将恒温水浴箱的水温升至96.2℃并保持恒定15min ；将装有上述样品的烧杯放入恒温水浴中，同时机械搅拌直至样品糊化，加盖保温60min.采用NDJ-4旋转黏度计重复测定样品溶液的黏度，最后取平均值.（2）表面形貌观察：原淀粉经化学改性后，通常其颗粒形状及大小会发生改变，而这种颗粒形貌的改变会影响其应用性能.本文采用Quanta 200扫描电子显微镜（SEM ）对阳离子淀粉固体样品的表面形貌进行研究.将铜质样品托台进行粘胶，取少量淀粉样品均匀地平铺于其表面，在样品表面上喷镀薄层金膜.然后将处理后的样品放入扫描电子显微镜中观察，进行对比分析.（3）分子结构分析：测定原淀粉及阳离子淀粉的红外谱图以确定淀粉分子中结构及基团的变化.样品制备采用KBr 压片法，将约2mg 的样品与300mg KBr 粉末共混后，进行压片制样.将制得的压片置于TENSOR37傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR ）中进行测定，记录400~4000cm -1范围内的红外光谱图.（4）DSC 分析：差示扫描量热法（DSC ）是研究淀粉糊化热焓效应的常用热分析手段.本研究分别对原淀粉及阳离子淀粉样品进行DSC 对比分析.将样品置于铝坩埚中，以空皿为参照，温度范围为30~400℃，以10℃/min 的速率升温，在氮气流量20mL/min 下进行测试.2结果与讨论2.1醚化剂和NaOH 配比对流变性的影响阳离子淀粉的流变性能很大程度上取决于反应效率及取代度的高低.而此类参数受到反应中醚化剂的添加量、碱性条件等影响.不同氢氧化钠用量（0.2~0.3g ）对阳离子淀粉黏度的影响如图1所示.由图1可以发现，随着NaOH 添加量的增加，黏度变化较小，呈略微下降的趋势.这是由于在淀粉醚化反应中，一方面NaOH 可将淀粉分子中的羟基转变成氧负离子，增强淀粉的亲和力；另一方面NaOH 具有使淀粉颗粒膨胀的作用，从而有利于醚化剂向淀粉颗粒内部渗透，促进醚化反应的进行.当反应过程所St-OH +CH 2CHCH 2N （CH 3）3SO 3H-St-O -CH 2CHCH 2N （CH 3）3SO 3H-NaOH Cl OHOH++李广芬,等:阳离子淀粉物理形貌及流变性的影响因素47——天津工业大学学报第30卷需NaOH 量变化不够大时，黏度改变也很小.同时，从图1中还可以看出，随着醚化剂用量的增加，黏度明显呈现先增大后减小的变化趋势.这是由于当醚化剂用量较小时，多余的NaOH 使得淀粉亲水性能提高，从而有利于黏度的提高.而随着醚化剂用量增加，醚化剂与淀粉分子的反应几率增加，有利于醚化反应的进行，改善了流体的流动性，黏度下降.实验结果表明，当25g 淀粉中添加的醚化剂用量大于0.8g ，NaOH 用量介于0.2~0.3g 时所制得的6%阳离子淀粉的淀粉糊液黏度趋于稳定，约3500mPa ·s.2.2反应时间及反应温度对流变性的影响本文考察了反应温度（35~55℃）和反应时间（3~6h ）对阳离子淀粉流变性的影响，结果如图2所示.由图2可以看出，总的来讲，随着反应温度及时间的增加，黏度呈增加趋势.当反应温度较低（35℃）时，反应时间小于4h 时，黏度增加较小，说明反应取代度和反应效率较低；而反应时间超过4h 后，黏度上升较大，说明此时由于温度较低导致反应时间对阳离子淀粉流变性的影响远大于反应温度的影响.当反应温度升高至45℃时，阳离子淀粉的黏度变化较大，此时反应效率有所增加；然而反应时间大于4h 后，时间对阳离子淀粉糊液流变性的影响变弱.而反应温度升至55℃时，阳离子淀粉的黏度变化与45℃时较相似.因此将反应温度设为45℃，使反应时间大于4h 时，有利于获得具有稳定糊液黏度的阳离子淀粉.2.3不同醚化程度阳离子淀粉颗粒表面形态的比较电子扫描显微镜观察到阳离子淀粉及原淀粉的表面结构和各相粒子的分布状况存在着明显的变化，如图3所示.玉米原淀粉其颗粒为实心圆和多角形，颗粒大小分布相对均匀，表面结构紧密，棱角光滑.当NaOH 加入量较少时，其外观形状仍为颗粒状，与原淀粉基本相似.随着醚化剂与NaOH 加入量的增加，淀粉颗粒表面形态变化越来越明显，颗粒大小分布变得很不均匀，表面已出现孔洞.随着催化剂量的增加，原淀粉的颗粒被逐渐破坏，淀粉颗粒表面的孔洞增大，外观已不成颗粒状，而是成为碎片，并且粘连在一起.研究表明，机械活化对玉米淀粉的反应有很大影响.由于原玉米淀粉的表面结构紧密且存在结晶区，试剂不易渗透到颗粒内部尤其是结晶区域，反应仅仅发生在淀粉团粒的表面.机械活化作用后，淀粉颗粒表面及结晶结构受到破坏，试剂更容易渗透到颗粒内部，比表面积增加，反应几率及反应的活性增大.2.4阳离子淀粉化学结构分析采用差式扫描量热仪对采用不同醚化剂/NaOH 比例所得2种阳离子淀粉及原淀粉进行了对比测试，结果如图4所示.图3不同醚化剂/NaOH 比例所得阳离子淀粉的SEM 图像Fig.3SEM images of cationic starch particles prepared at different ratios between etherifying agent and NaOH图1NaOH 、醚化剂配比对阳离子变性淀粉黏度的影响Fig.1Influence of amount of etherifying agent and NaOH on viscosity of cationic starch paste图2反应时间及温度对阳离子变性淀粉黏度的影响Fig.2Influences of reaction temperature and time on viscosity of cationic starch paste400035003000250020001500100050003.03.54.05.06.04.55.5反应时间/h45℃55℃35℃（a ）原淀粉（b ）醚化剂/NaOH=1∶0.2（c ）醚化剂/NaOH=1∶0.30.40.60.81.21.61.01.4500040003000200010000醚化剂用量/gNaOH 0.2g g NaOH 0.3g图4阳离子淀粉及原淀粉的DSC 曲线Fig.4DSC curves of starch and cationic starch050150350450250876543210-1温度/℃1、原淀粉2、变性淀粉（醚化剂1g ，NaOH 0.2g ）3、变性淀粉（醚化剂1g ，NaOH 0.3g ）10020040030012348——第2期从图4可以看出，在温度变化区间30~400℃，两种阳离子淀粉样品DSC 曲线中的热量呈现出类似变化趋势.3个样品均于近50℃左右发现一放热峰，此峰可能是由于淀粉重结晶所造成的.与原淀粉进一步对比发现，阳离子淀粉在325~350℃没有出现高峰，而在200~350℃有多峰出现；而原淀粉在325~350℃出现一个最高峰，附带以肩峰.说明加热温度高于200℃时，原淀粉样品开始碳化，高分子链断裂分解；而阳离子淀粉由于干法反应过程中部分淀粉链早已断裂，所以其总体分解温度较原淀粉早.阳离子淀粉与原淀粉的红外谱图如图5所示.将图5中阳离子淀粉及原淀粉的红外谱图进行对比可以看到，阳离子淀粉谱图中最显著地峰出现在1148、1076、995、933、851和758cm -1处.而出现于1076、851和758cm -1处的峰是由于C-H 键的弯曲、-CH 2键的变形以及C-C 键的拉伸而造成的；其他峰则是由于C-O 键的伸展所造成的.从图5可以看出，波数851、758cm -1处的峰形与峰强度与原淀粉谱图略有不同，说明相应基团量有所增加.除此之外，此低取代度阳离子淀粉的红外谱图与所采用的原淀粉红外谱图基本相似.3结论在原淀粉原料中加入碱与醚化剂进行干法反应，制取低取代度、低黏度阳离子淀粉，研究发现：（1）反应中醚化剂、NaOH 的比例、反应时间与反应温度均对产品的糊液流变性能有着重要的影响.（2）利用扫描电子显微镜对样品表面结构进行观察，发现变性后的淀粉颗粒与原淀粉相比，颗粒大小差距变大，表面粘连增强；（3）分析DSC 曲线及红外谱图发现，经过变性后的淀粉与原淀粉在基团种类上没有区别，但部分基团的数量有所增加，反应破坏了原淀粉的结晶.参考文献：[1]张燕萍.变性淀粉制造与应用[M].北京：化学工业出版社，2001.[2]张友松.变性淀粉生产与应用手册[M].北京：中国轻工业出版社，1999：180-183.[3]GRANO H ，HASE A ，YLI-Kauhaluma J ，et al.New cationicstarch ，its preparation and use ：WO ，2000015669[P].2000-03-23.[4]ZHANG Liming.A review of starches and their derivatives for oilfield applications in China[J].Starch ，2001，53：401-407.[5]Eastman Kodak Company.Photographic emulsions and ele -ments of increased sensitivity ：US ，6090536[P].2000-07-18.[6]ZHU Zhifeng ，ZHUO Renxi.Crosslinked quaternary ammoni -um cornstarch matrix for slow release of carboxylic groups con -taining herbicides [J].Starch ，2000，52：58-63.[7]具本植，张淑芬，杨锦宗.交联阳离子淀粉（DS =0.95）的干法制备及其脱色性能[J].化学研究与应用，2001，13（1）：59-62.[8]HAACK V ，HEINZE T ，OELMEYER G ，et al.Starch deriva -tives of high degree of functionalization ，synthesis and floccu -lation behavior of cationic starch polyelectrolytes[J].Macromol Mater Eng ，2002，287：495-502.[9]AYOUB A ，BLIARD C.Cationisation of glycerol 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