專利名稱：一種新型納米高取代度低粘度陽離子淀粉的制備方法
技術領域：
本發明采用半干法，以エ業雙氧水為氧化劑，硫酸銅為催化劑，對機械活化的涂布淀粉進行了深度氧化降解處理，制備了納米淀粉。再以エ業3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨為醚化劑、氫氧化鈉為活化催化劑對第一歩中制備的納米淀粉進行陽離子化改性，制備出的納米陽離子淀粉作為造紙施膠劑AKD乳化剤、陰離子垃圾捕捉劑、涂布粘合剤、增強劑
坐寸o
背景技術：
天然淀粉通過適當的變性處理就能明顯提高其性能，可以制成エ業上需要的各種淀粉衍生物產品。陽離子淀粉是非常重要的變性淀粉之一，具有廣泛的實用價值。自從50年代在美國エ業化生產以來，其數量和品種迅速増加，已廣泛應用于造紙、粘合劑、化妝品、絮凝劑、染色、紡織、油田等行業。目前，エ業規模生產的陽離子淀粉大部分為低取代度產品，盡管已有粘結性、成膜性等優良性能而應用于エ業上，但這種特性還是有限的，尤其不適用于現代新技術、新エ藝、新設備的要求。如陽離子淀粉作為造紙施膠劑AKD乳化剤、陰離子垃圾捕捉劑、涂布粘合剤、增強劑、固色劑、助留劑、助濾劑、絮凝劑、脫水劑、分散劑等使用時，都需要更強的正電性，這就要求改性的陽離子淀粉具有更高取代度更低粘度等。因此，期待研究開發高取代度低粘度陽離子淀粉。在造紙エ業中，陽離子淀粉是最重要的濕部添加剤，其分子結構與纖維素分子的結構相似，都是由葡萄糖基所組成的，由于它帶有陽電荷，極易與帶陰電荷的纖維、填料等靠靜電引力相互吸附，降低紙漿的Zeta負電位，并會產生絮凝現象，這種絮凝作用能將細小纖維和填料包裹在微絮凝團內，提高細小纖維與填料的留著率；同時微絮凝團使濕部在成型時空隙増大，可以使紙漿打漿度下降，濾水性改善，脫水加快，可以降低能耗。由于這種絮凝團是在瞬間形成的，故很脆弱，在剪切作用下會分解成微絮凝，大大降低細小纖維和填料的留著，降低助濾作用，但卻增加了與纖維間的均勻接觸，使增強作用増加。絮凝作用的強弱，與陽離子淀粉的取代度、添加量和加入時間密切相關。一般，取代度越高，添加量越大，加入時間越短，絮凝作用就越強。為了開發陽離子淀粉在造紙エ業的新用途，更好地利用淀粉這一可再生的資源，研究和開發多功能高效能的高取代度低粘度陽離子淀粉勢在必行。
發明內容
首先，將適量雙氧水以噴霧的形式加入機械活化后的涂布淀粉中，攪拌均勻。然后將適量的硫酸銅溶液以噴霧的形式加入體系中并攪拌均勻，將混合物在一定溫度下恒溫反應一段時間，粉碎，過篩待用，制備的氧化降解淀粉尺寸為納米級。然后，以エ業3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨為醚化劑，氫氧化鈉為活化催化劑對第一歩中制備的納米淀粉進行陽離子化改性，制得納米高取代度低粘度陽離子淀粉。本發明的優點在于
I、制備納米高取代度低粘度陽離子淀粉方法簡單，原料易得，成本低廉，緑色無污染，可生物降解；2、制備的產品具有吸附、架橋絮凝、乳化、陰離子垃圾捕捉、涂布粘合、增強等多種作用。3、本發明制得的納米高取代度低粘度陽離子淀粉提高紙張強度、乳化AKD乳化性能等多種用途。實施方式下面結合本發明的具體實施例作詳細說明。實施例I :首先，將エ業涂布淀粉在行星式球磨機中進行24小時的研磨和機械活化，將12%絕干淀粉用量的雙氧水以噴霧的形式噴入涂布淀粉中，攪拌均勻。然后將0. 03%絕干淀粉用量的硫酸銅溶液以噴霧的形式噴入淀粉中，并攪拌均勻，將混合物在65°C溫度下恒溫反應6h，粉碎，過篩待用。然后，以エ業3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨為醚化劑，用量為絕干淀粉的60%，氫氧化鈉為活化催化劑，用量為絕干淀粉12%，對第一歩中制備的納米淀粉 進行陽離子化改性。反應溫度為65°C，反應時間為4h，制得納米陽離子淀粉DS為0. 12左右，由 Malvern Zetasiaer Nano ZS90 粒徑儀測得產品粒徑為 56. 3nm_103. 5nm。
權利要求
1.一種造紙用納米高取代度低粘度陽離子淀粉的方法。其制備的方法主要包括以下步驟 (1)在常溫下，將工業涂布淀粉進行活化； (2)將雙氧水以噴霧的形式噴入涂布淀粉中，攪拌均勻； (3)將催化劑以噴霧的形式噴入淀粉中，攪拌均勻； (4)將(3)進行一段時間的反應后；粉碎，過篩，得到納米淀粉； (5)以工業3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨為醚化劑，氫氧化鈉為活化催化劑對以上(4)制備的納米淀粉進行陽離子化改性，得到高取代度低粘度陽離子淀粉。
2.根據權利要求I步驟(I)所述的活化為機械活化，具體方式如下在行星式球磨機中進行順時針和逆時針每半個小時交替變換方式對工業涂布淀粉進行研磨20-30h，已達到對其進行機械活化的目的。
3.根據權利要求I步驟(2)所述的雙氧水為絕干淀粉質量的8-15%。
4.根據權利要求I步驟(3)所述的催化劑質量為絕干淀粉質量的O.03%。
5.根據權利要求I步驟(4)所述的反應方式為微波半干法，具體如下，先將充分均勻混合后的反應物(3)微波處理60s，然后放入65°C烘箱反應6h。
全文摘要
本發明采用半干法，以工業雙氧水為氧化劑，硫酸銅為催化劑，對機械活化后的涂布淀粉進行了深度氧化降解處理，制備了納米高取代度低粘度淀粉。然后以工業3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨為醚化劑，氫氧化鈉為活化催化劑對上述制備的納米淀粉進行陽離子化改性，制備出納米高取代度低粘度陽離子淀粉。本發明工藝簡單，反應條件溫和，投資少，由于所采用的氧化降解試劑雙氧水綠色環保，反應過程具有反應溫度低，能耗少，工藝簡單，無三廢排放等諸多優點。所以本發明具有很好的環境效益和經濟效益，制得的納米高取代度低粘度陽離子淀粉可用于造紙施膠劑AKD乳化劑、陰離子垃圾捕捉劑、涂布粘合劑、增強劑等。
文檔編號C08B31/12GK102702370SQ201210066860
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月9日 優先權日2012年3月9日
發明者劉丹鳳, 徐環斐, 陳夫山 申請人:青島科技大學