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阳离子淀粉和接枝共聚淀粉

时间:2019-09-03 14:01  来源:未知  阅读次数: 复制分享 我要评论

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  阳离子淀粉 是在淀粉大分子中引入叔氨基或季 铵基,付与淀粉阳离子特征。阳离子淀粉的正电 荷使它与带负电荷的基质连系,并能将带负电荷 的其他添加剂吸附并连结在基质上。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峻,若是用带有正 电荷的阳离子淀粉上浆时,不只会有优良的粘合 力,并且还具有消弭静电的结果。 阳离子淀粉次要有两种: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,因为其工艺简单、 成本低,各方面的机能均优于其他淀粉醚,成长更 为敏捷。国外季铵型阳离子淀粉的使用已十分遍及, 造纸工业用量约以每年7%~10% 的比例增加。国内 开辟研究已取得可喜成就,正处在推广使用阶段, 但品种系列还太少,使用方面也不广。 叔胺烷基淀粉醚的制备 (1)醚化剂 2-氯乙基二乙基胺的制备 化学反映式: OH- ClCH2CH2Cl + NH(C2H5)2 ClCH2CH2N(C2H5)2 + HCl 这是一个SN2双分子亲核代替反映,在碱性前提下,因为诱导效应 有益于反映的进行,且反映适宜于极性溶剂,故在反映时插手恰当比例的 水。反映产品与未加入反映的反映物以及水构成两相四元物系。上层液组 分是二乙胺、水及少量的产品,基层液组分是1,2—二氯乙烷。反映产品 采用水蒸气精馏进行分手较萃取精馏经济便利。 (2)淀粉醚化 化学反映式 淀粉 OH + Cl CH2CH2N(CH2CH3)2 OH- 淀粉 O CH2CH2N(CH2CH3)2 HCl [淀粉 O CH2CH2NH(CH2CH3)2]+Cl- 凡是将淀粉与水搅拌成浆状,插手抗凝胶剂(如 NaCl 、Na2SO4 等)、催化剂(NaOH、Ca(OH)2等),在40~50℃,反映12~48h,淀粉 叔胺醚以游离碱的形式具有。中和后,游离胺改变为阳离子叔胺盐。 这也是一个双分子代替反映:反映次要发生在C6伯醇羟基上。在碱 的感化下,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道理 (1)阳离子试剂的制备 以三甲胺、环氧氯丙烷为原料制备阳离子试剂(GTA),化 学反映式如下。 (2)阳离子淀粉的制备 环氧季铵型阳离子剂,因为其环氧基具有较强的反映 活性,用其制备阳离子淀粉比力容易。能够用湿法、干法 和半干法制备工艺。 ①湿法制备工艺 一般制备方式:在NaOH存鄙人,添加硫酸钠或食盐以防 止淀粉膨胀。制备代替度0.01~0.07的产物,氢氧化钠与 试剂的物质的量比为2.6:1,试剂与淀粉的物质的量比是 0.05~1.35的淀粉悬浮液在50℃摆布反映4h,转化率约为 84%。较低的温度需要较长的反映时间,试剂与淀粉的浓 度均影响转化率。 该工艺的长处是反映前提暖和,出产设备简单。反 应转化率高。但其短处不少,如:阳离子必需经纯化处 理,不然残存的环氧氯丙烷与副产品会影响产物的质量; 必需添加化学试剂,如催化剂、抗胶凝剂等;后处置困 难。包罗用大量的水洗涤和干燥;三废问题凸起。后处 理时会有大量的未反招考剂与淀粉流失,形成严峻的废 水污染问题。 ②干法制备工艺 一般将淀粉与试剂掺和,60℃摆布干燥至根基无水 (1%),于120~150℃反映约1h得产物。反映转化率 40%~50%。 干法工艺的特点有:阳离子剂不必精制,多余的环氧 氯丙烷与副产品沸点比力低,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;不必进行后处置; 工艺简单,根基无三废;反映周期短。 错误谬误是反映转化率低,因是固相反映,对设备工艺要 求比力高,同时反映温度高,淀粉在较高温度下容易解聚。 ③半干法制备工艺 为提高反映效率与速度,用半干法制备环氧季铵型阳 离子淀粉,即在反映系统中插手碱催化剂和少量无机或无 机溶剂,在70℃~80℃反映1~2h,该反映转化率为 75%~100%。该法反映如下: 该工艺的长处很凸起,除干法反映的②~⑤ 长处外,且反映前提缓和,转化率高。以至操纵 本法将阳离子剂、碱催化剂与淀粉按必然比例掺 和后,即便室温放置一段时间后,也能取得反映 转化率相当高的产物。因而,这是一种很值得推 广利用的方式。 ④当场阳离子化 指的是用户采办醚化剂和原淀粉当场进行现场制备和 使用的方式,这在造纸行业比力遍及。这种方式的工艺特 点是:价钱低于商品阳离子淀粉。制备过程不必加抗凝胶 剂(因不消担忧淀粉凝胶化),产物也无需颠末水洗、干 燥、包装等处置,可一步到位,将合成好的淀粉胶液进行 间接使用;用户可按照本身的需要选择原淀粉的品种和调 节代替度的大小。 但错误谬误是工艺不容易节制好,容易形成产质量量和应 用结果的波动。 阳离子淀粉的性质与使用 淀粉与阳离子试剂的反映次要发生在单位葡萄糖基的2、 3、6位的活性羟基上。权衡阳离子淀粉变性程度的次要指 标是代替度(DS),即指每摩尔葡萄糖基上活性羟基被 代替的摩尔数。由此可见,理论上最大代替度为3。造纸 上所用代替度一般为0.01~0.07。虽然代替度不高,但原 淀粉的性质已大大改变,次要表示下述缘由: (1)胶化温度大大下降; (2)Zeta电位升为阳性; (3)跟着代替度的提高,糊液的粘度、通明度和不变性明 显提高。 阳离子淀粉的使用 (1)在造纸上的使用 长处:①能改善纸的耐破度、拉伸力、耐折度、抗掉毛性等 诸多物理性质。 ②提高松香、矾土的施胶结果。 ③提高纸浆滤水机能和抄造速度。 ④能提高各类颜料和填料的保留率,从而降低造纸成 本。 ⑤作为胶乳、合成树脂、烷基乙烯酮二聚物等的固定 剂和乳化剂,以及中性施胶剂的分离剂,也同样显示出良 好的结果。 ⑥削减废水污染的程度(BOD),无益于消弭公害。 (2)在其他行业的使用 阳离子淀粉不只大量使用于造纸行业,并且 在纺织、选矿、油田、黏合剂及化妆品等范畴中 叶有着很多主要的使用。 接枝淀粉(Graft Starch),是淀粉经物理或 化学方式激发,与丙烯腈、丙烯酰胺、丙 烯酸、乙酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙 烯等单体进行接枝共聚反映,构成接枝共 聚淀粉。目前普遍使用的激发体例有三种: 过硫酸铵、硝酸铈铵、高锰酸钾等盐激发, Fenton’s试剂激发和辐射法。 在淀粉接枝共聚反映中,采用哪种方式次要 按照接枝共聚感化所选择的单体来决定的。淀粉 接枝共聚物的性质取决于接枝频次、接枝侧链平 均聚合度和单体的原有性质。 淀粉接枝共聚物按照选用分歧的接枝单体、 分歧的制备方式和工艺配方能够获得很多分歧功 能特征的新型化工产物,以用处分类,目前最主 要的有高吸性接枝共聚物、水溶性高分子接枝共 聚物以及热塑性高分子接枝共聚物。 制备方式与机能使用 一、吸水性接枝共聚物 (1)制备方式 用冷水把淀粉分离,搅拌下加热到90~95℃糊化,通氮气 1h,然后冷却至25℃,插手硝酸铈铵与硝酸夹杂液,搅拌 10min后,插手丙烯腈,在氮气庇护下继续搅拌反映2h, 得淀粉接枝丙烯腈共聚物。 (2)性质和用处 ①医疗卫生用品:如一次性尿布,便溺失禁病人的垫褥、绷 带、人工脏器等。 ②农业、林业、园艺等方面的使用。 ③能用作无机溶剂的脱水剂:如除去通俗乙醇中的水分,使 能与汽油平均夹杂用作汽车燃料。 ④其他方面的使用。操纵HSPAN吸水剂能吸水膨胀成胶体 的性质,能用作水溶液的增稠剂、悬浮剂、凝固剂,如处 理放射性废料,能使其固化成凝胶体,防止流失污染。 二、水溶性高分子 具有水溶性的接枝共聚物较多,最常见的是淀粉与丙 烯酰胺、丙烯酸的几种氨基代替阳离子单体接枝共聚,所 得的共聚物具有热水分离性,可用作增稠剂、絮凝剂及吸 收剂等。 (1)制备方式 淀粉经辐射后插手到丙烯酰胺水溶液或丙烯酰胺的含 水无机溶剂系统中,可制得高接枝效率的产物。一种大规 模的出产工艺是淀粉0.3~0.5cm的薄层,在氮气的庇护下 经电子束辐射,然后加到反映釜中,同时插手丙烯酰胺溶 液,反映30min,共聚物含聚丙烯酰胺量随丙烯酰胺与淀 粉分子比例添加而提高,分子比1:1,电子映照 1.5~2mrad,接枝分支聚丙烯酰胺含量高达25%。 (2)性质与用处 这类水能分离的共聚物是无效的絮凝剂、沉降剂或上 浮剂。能用于浮选矿石或处置工业废水。如在浮选磷矿石 中作为硅石的沉降剂,在土壤和煤粉的水悬浮液中作为絮 凝剂等。 这类水能分离的共聚物又是优秀的造纸化学助剂,一 身兼具有天然淀粉与合成聚合物的优秀特征,可用作造纸 的助留剂、助滤剂和加强剂等。 这类共聚物在纺织商可作为纺织工业印染糊料的增稠 剂、石油钻井用增粘剂等。 三、热塑性高分子接枝共聚物 淀粉与热塑性丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和苯 乙烯等接枝共聚物具有热塑性,能热压成塑料或 薄膜,具有生物可降解性。因为接枝共聚工艺简 单,淀粉是年年更生的无限资本,可取代来自石 油的无限资本化工原料,且可减轻来自石油的 “白色污染”,意义十分深远。 性质与使用 热塑性淀粉接枝共聚物的最有价值的使用是制成生物 可降解塑料,用热塑性淀粉接枝共聚物作为填充料的塑料 材料,可制成农用薄膜、购物便利袋、便利快餐盒、一次 性饮料杯等,既具有必然的物理强度,烧毁物在天然情况 中,在微生物、光等的感化下,颠末一段时间后又能讲解 成无机肥料,从头为天然界所接收操纵,这对于当当代界 生物难以降解的塑料成品烧毁物形成严峻的“白色污染” 来说,无疑是带来了一个福音,为列国科学家争相研究的 重点课题。 感谢!!

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