阳离子淀粉粘度和取代度的影响因素探索

工艺简单环保，不腐蚀设备，有利于提高经济效益和环
境效益。
粘度（ｍｃｐ．Ｂ）
２５００ ２３５０ ２８００
２６５０
取代度Ｄ．Ｓ
Ｏ．０２２６ ０．０２３４ ０．０１８９ Ｏ．２１７
１参考文献：
［１］Ｏ．Ｂ．沃兹堡．变性淀粉的性能与应用［Ｍ］．北京：纺织工业出版 社，１９８９．４０一１６０． ［２］沈一丁．造纸化学品［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００４．２７５．
２０１０年４月 第２期
焦作大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＪＩＡＯＺＵＯ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
№．２
Ａｐｒ．２０ｌＯ
阳离子淀粉粘度和取代度的影响因素探索
屈菊平１
王晓华１ 翟艳丽２
（１．焦作大学化工与环境工程学院，河南焦作４５４００３；２．河南江河纸业有限公司，河南武陟４５４９５０）
摘要：以木薯原淀粉为原料，以季胺盐阳离子为醚化剂，通过湿法反应制得阳离子淀粉，并对影响粘度 和取代度的因素即醚化荆的加入顺序和加入时间、木薯原淀粉的含氮量、玉米淀粉的加入量、焦亚硫 酸钠的加入进行了分析对比。结果表明，间接分次加入醚化剂、原淀粉含氮量低、增加玉米淀粉量以 及加入适量的焦亚硫酸钠，对降低粘度和增加取代度的效果比较好。尤其是用焦亚硫酸钠降粘度工 艺简单，不腐蚀设备，同时环保，有利于提高效益。 关键词：木薯原淀粉；醚化剂；阳离子淀粉；粘度；取代度 中图分类号：ＴＱ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—７２５７（２０１０）０２—００９７一０２
①消化。称取９．７克硫酸钾，Ｏ．３克硫酸铜催化
荆。放人容量瓶中，取滤饼配制１４一１６
Ｂｅ
７液体，抽取
８Ｉｎｌ液体（其干量记为ｍ。）放人容量瓶中。加２５ ｍｌ浓硫 酸淹没固体物，倾斜４５。放到电炉上消化，冷却到室温 定容至１００ ｍＩ的容量瓶中。 ②蒸馏吸收与滴定。打开电炉，将凯氏定氮仪洗干 净。吸取１０ ｍｌ ４％的硼酸于１００ｎ１１的锥形瓶中，加三滴
从表４中可以看出加入玉米淀粉可以有效降低阳
Ｎｏ——原淀粉的含氮量；
Ｄ．Ｓ——取代度。
离子淀粉的粘度。对取代度影响比较大。 ２．５加入适量的焦亚硫酸钠
２．影响粘度和取代度的因素分析
取３００９不同氮含量的木薯原淀粉，醚化剂与木薯 原淀粉的比为１：１７（按纯量算）加入，醚化剂和２．５％ 的ＮａｏＨ按质量比为１：１混合均匀后，３０ｍｉｎ内分次加 入，保温２０小时，反应完加入相当于干粉１％左右的焦 亚硫酸钠。 表５焦亚硫酸钠的影响
加入时间
Ｎ％＝０．０３８３４
钠可以大大降低阳离子的粘度，并且不影响取代度；同 时加入一定量的焦亚硫酸钠还可以去除残氯、漂白淀粉 液，有利于成纸白度的提高和减轻长时间存放泛黄的现 象。
３．结论
硫酸钠一方面可显著降低所合成的阳离子淀粉降粘度、 增加取代度，另一方面还可以去除残氯，漂白淀粉液。 有利于成品白度的提高和减轻长时间存放泛黄的现象，
作者简介：屈菊平（１９６４一），女，河南武陟人，焦作大学化工与环境工程学院副教授。
万方数据
９８
焦作大学学报
２０ｌＯ年４月
甲基红一蓝指示剂，打开蒸汽阀，将其放到接收口，出 口要浸到锥形瓶的液体中。吸取１０ＩＩｌｌ４０％Ｎａ０Ｈ和
ｌＯ
从表３可知。无论含氮量高低，醚化剂一次性加入 均不如在３０ｍｉｎ内慢慢加入效果好，分次加入合成的阳 离子淀粉粘度低，取代度高。 ２．４玉米淀粉加入量的影响 玉米淀粉的加入量分别为木薯总淀粉量的０、 ２０％、３０％，醚化剂和Ｎａ０Ｈ按质量比为１：１混合均匀 后。３０ｍｉｎ内分次加入，保温２０小时。 表４玉米淀粉加入量的影响
ｍｌ消化定容过的溶液于定氮仪中，用蒸馏水清洗管
口并用水密封好玻璃塞，然后往锥形瓶中送蒸汽，待锥 形瓶里溶液变浅绿色后计时５ｍｉｎ取下，用Ｏ．１Ｎ ＨＣｌ进 行滴定，由浅绿色变浅紫色为终点。 ③结果处理
。．ｓ％＝高等潞
氮量； ２．１醚化剂加入顺序的影响
Ｎ％＝坠等等岩鱼川。％
其中，ｍｌ——８Ｉｎｌ淀粉液的质量；Ｎ——阳离子的含
不加焦亚硫酸钠 加入焦亚硫酸钠
Ｎ％＝Ｏ．０６１４３
不加焦亚硫酸钠 加入焦亚硫酸钠
从表５可以看出反应结束后，加入少量的焦亚硫酸 从表１可以看出，直接加人醚化剂粘度较大，且取 代度低，两种间接方式加入明显降低阳离子淀粉的粘度， 增大取代度。为提高产率，采用按质量比为１：ｌ加入。 ２．２木薯原淀粉含氮置的影响 取两种不同含氮量的木薯原淀粉，含氮量Ａ为０． ０６１４３，Ｂ为０．０３８３４，醚化剂与木薯原淀粉的比为１： １７加入，醚化剂和Ｎａ０Ｈ按质量比为１：１混合均匀后。 立即加入，保温２０小时。 表２：木薯原淀粉含氮量的影响 通过对醚化剂的加入顺序和加入时间、原淀粉的含 氮量、玉米淀粉的加入量、焦亚硫酸钠的加入等因素的 影响分析，发现采用间接分次加入醚化剂、原淀粉含氮 量低、增加玉米淀粉量以及加入适量的焦亚硫酸钠，对 降低粘度和增加取代度的效果比较好。尤其是用焦亚 从表２可知，木薯原淀粉含氮量低，有利于降低阳 离子淀粉的粘度，增加取代度。 ２．３醚化剂加入时间的影响 醚化剂与木薯原淀粉的比为１：１７加入，醚化剂和 Ｎａ０Ｈ按质量比为１：１混合均匀，保温２０小时。醚化剂 采用一次性加入和３０ＩＩｌｉｎ内分次加入两种加入方式。
收稿日期：２０ｌＯ—Ｏｌ—０８
１．实验
１．１阳离子淀粉的合成 （１）取Ｎａａ １５９加入２５０ｎｄ的水中。搅拌均匀，再 加入３００９木薯原淀粉，再加入２００Ｉｎｌ水，用搅拌器 （ＤＪｌＣ型）搅拌均匀； （２）用体积比为２．５％的ＮａＯＨ调节ｐＨ值到１１．２ —１１．３５，升温到４３℃： （３）将一定量醚化剂（陶氏Ｑｕａｔ一１８８）和２．５％的 Ｎａ０Ｈ按一定比例混合，用搅拌器搅拌均匀后，立即加 入淀粉液中，半小时后，再用２．５％的Ｎａ０Ｈ调ｐＨ值到
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。
加入时间
Ｎ％＝Ｏ．０３８３４
取３００９的Ｎ％＝０．０６１４３的木薯原淀粉，醚化剂与 木薯原淀粉的比为１：１７加入，醚化剂和Ｎａ０Ｈ分别按照 质量比和摩尔比混合，采用３种加入方式，保温２０小时。 表１ 醚化剂不同加入方式的影响
黏度（ｍｃｐ．８）
２５００ １１００ ３７００ １６００
Leabharlann Baidu
取代度Ｄ．Ｓ
Ｏ．０２２６ ０．０２２５ Ｏ．０１５２ Ｏ．０１５６
ａ一次性加入 ｂ分次加入
Ｎ％＝０．０６１４３
＾一次性加人 ｂ分次加入
（责任编辑陈永奎）
万方数据
加纸的白度。
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