一種制備磷酸酯淀粉漿料的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種淀粉酯衍生物的制備方法，尤其是一種制備磷酸酯淀粉漿料的方法。
【背景技術】
[0002]目前紡織工業中磷酸酯淀粉漿料通常是直接購買淀粉工廠生產的磷酸酯淀粉，加水配制成一定濃度的淀粉乳，加熱糊化后，得到了可以用于上漿工藝的磷酸酯淀粉漿料。而淀粉工廠在生產磷酸酯淀粉時可以如采用干法或濕法工藝，常規的濕法工藝為:在35% -42%的淀粉乳中加入淀粉質量的15%磷酸鹽混配物和淀粉質量的2%的尿素作為催化劑，并使反應物混合均勻，在溫度30-60 °C下，PH值為5.0-6.5的條件下，反應3_10小時，將反應產物固液分離，固體中加入2倍量的2.5%的氯化鈉水溶液充分攪拌分散成乳狀，再靜置浸泡30min，再次固液分離，固體重復進行該處理至少6次，最后用蒸餾水漂洗3次，最后得到的固體干燥后得到磷酸酯淀粉。這種生產過程，生產步驟繁瑣，生產成本較高，能耗大，尤其是在磷酸酸酯淀粉的后處理過程中會排放較多的含酸廢水，對環境造成污染。而且磷酸酯淀粉是在低于原淀粉的糊化溫度下制備的，制備時淀粉呈顆粒狀態，會妨礙酯化劑擴散到淀粉顆粒內部，影響酯化劑的反應效率和磷酸酯淀粉的取代度。
【發明內容】
[0003]針對上述現有技術存在的問題，本發明所要解決的技術問題是提供一種制備磷酸酯淀粉漿料的方法。
[0004]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:一種制備磷酸酯淀粉漿料的方法，包括以下步驟:
[0005](a)在反應器中加入水和原淀粉(其化學結構和性質與存在于原料中時相同)，配制原淀粉質量百分濃度為10% -15%的淀粉乳，所述的原淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉中的至少一種；
[0006](b)在攪拌條件下，向淀粉乳中加入相對于原淀粉質量5% -15%的磷酸酯化試劑和相當于淀粉重量2% -5%的復合催化劑，所述的磷酸酯化試劑為三聚磷酸鈉、三偏磷酸鈉或焦磷酸鈉的至少一種，所述復合催化劑為尿素和次亞磷酸鈉，其中尿素的質量為次亞磷酸鈉質量的0.5-2倍；
[0007](c)加酸調節pH值在6.0-8.5之間，開啟加熱，控制反應器溫度比相應的原淀粉的糊化完全溫度高0-50°C，并且維持該溫度至反應結束。
[0008]為了使得進一步提高反應效率高以及磷酸酯淀粉的取代度，本發明采用的進一步地技術方案為:一種制備磷酸酯淀粉漿料的方法，包括以下步驟:
[0009](a)在反應器中加入水和原淀粉(其化學結構和性質與存在于原料中時相同)，配制原淀粉質量百分濃度為12% -14%的淀粉乳，所述的原淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉中的至少一種；
[0010](b)在攪拌條件下，向淀粉乳中加入相對于原淀粉質量7% -10%的磷酸酯化試劑和相當于淀粉重量3% -4%的復合催化劑，所述的磷酸酯化試劑為三聚磷酸鈉、三偏磷酸鈉或焦磷酸鈉的至少一種，所述復合催化劑為尿素和次亞磷酸鈉，其中尿素的質量為次亞磷酸鈉質量的1-1.5倍；
[0011](C)加稀鹽酸或稀硫酸調節pH值在6.5-7.5之間，開啟加熱，控制反應器溫度比相應的原淀粉的糊化完全溫度高10-30°C，并且維持該溫度至反應結束。
[0012]本發明方法與現有技術相比，具有以下有益效果:
[0013](I)本發明將淀粉漿料的調漿與磷酸酯淀粉漿料的生產有機結合起來，實現了淀粉漿料的調漿和磷酸酯淀粉漿料的生產的一鍋法進行和磷酸酯淀粉漿料的在線生產，得到的磷酸酯淀粉漿料可以直接用于經紗上漿，免除了磷酸酯淀粉在淀粉廠或漿料廠進行專門生產的過程，大幅度節約了生產成本，簡化了生產工序，減輕了磷酸酯淀粉生產過程中排放的廢水對環境的污染。
[0014](2)由于淀粉漿料在發生磷酸酯化反應時，淀粉處于糊化狀態，分子鏈充分伸展，可與磷酸酯化試劑充分接觸，提高了反應的均勻性，顯著提高了磷酸酯化試劑的反應效率和磷酸酯淀粉的取代度。
【具體實施方式】
[0015]下面通過具體實施例對本發明作進一步的詳細描述，以下所述僅為本發明的優選實施方式，并不用于限制本發明。
[0016]實施例1
[0017]稱取10kg木薯淀粉(糊化完全溫度為70°C )，加入900kg水制成質量百分濃度為10 %的淀粉乳，開動攪拌機攪拌均勻。加入5kg焦磷酸鈉、0.67kg尿素、1.33kg次亞磷酸鈉，攪拌均勻，然后用5%的稀鹽酸溶液調節體系的pH值為7.5-8.5。邊攪拌邊開起加熱，當體系的溫度達到70°C后，控制加熱，保持在70°C，并在此溫度下恒溫反應120min。關掉加熱，得到的漿液即為在線制備的磷酸酯淀粉漿液。
[0018]取適量上述制備的磷酸酯淀粉漿液，用65% -70%的酒精充分洗滌淀粉漿液，把漿液中未反應的焦磷酸鹽洗去，并把磷酸酯淀粉沉淀析出。用鉬酸銨溶液檢驗未反應的焦磷酸鹽是否徹底洗去。將析出的磷酸酯淀粉真空低溫干燥至恒重。稱取適量已干燥至恒重的磷酸酯淀粉樣品，測得樣品的取代度為0.009，計算得出焦磷酸鈉的反應效率為50%。
[0019]取適量上述制備的磷酸酯淀粉漿液，調整其質量濃度為6.0%，用NDJ-79型旋轉式黏度計測得其黏度為15.6mPa.s，熱黏度穩定性為88.5%。
[0020]取適量上述制備的磷酸酯淀粉漿液，調整其質量濃度為6.0%，在恒溫恒濕條件下制備成漿膜，測得漿膜的斷裂強度為22.5N/mm2，斷裂伸長率為3.8 %，漿膜吸濕率為25.
[0021]取適量上述制備的磷酸酯淀粉漿液，調整其質量濃度為1.0%，測得其對14.5tex純棉粗紗的黏著力為65.9N，對13tex63/35滌棉粗紗的黏著力為115.8N。
[0022]實施例2
[0023]稱取150kg玉米淀粉(糊化完全溫度為72°C )，加入850kg水制成質量百分濃度為15%的淀粉乳，開動攪拌機攪拌均勻。加入22.5kg三偏磷酸鈉、3.33kg尿素、1.67kg次亞磷酸鈉，攪拌均勻，然后用5%的稀鹽酸溶液調節體系的pH值為6.0-7.0o邊攪拌邊開起加熱，當體系的溫度達到122°C后，控制加熱，保持在122°C，并在此溫度下恒溫反應30min。關掉加熱，得到的漿液即為在線制備的磷酸酯淀粉漿液。
[0024]根據實施例1的方法，測得樣品的取代度為0.022，計算得出三偏磷酸鈉的反應效率為28% ;黏度為16.7mPa.s，熱黏度穩定性為91.0%。漿膜的斷裂強度為23.2N/mm2，斷裂伸長率為3.2 %，漿膜吸濕率為25.4% ;對14.5tex純棉粗紗的黏著力為68.0N，對13tex63/35滌棉粗紗的黏著力為121.3N。
[0025]實施例3
[0026]稱取120kg馬鈴薯淀粉(糊化完全溫度為67°C )，加入880kg水制成質量百分濃度為12%的淀粉乳，開動攪拌機攪拌均勻。加入8.4kg三聚磷酸鈉、1.5kg尿素、1.5kg次亞磷酸鈉，攪拌均勻，然后用5%的稀硫酸溶液調節體系的pH值為6.5-7.5。邊攪拌邊開起加熱，當體系的溫度達到77°C后，控制加熱，保持在77°C，并在此溫度下恒溫反應90min。關掉加熱，得到的漿液即為在線制備的磷酸酯淀粉漿液。
[0027]根據實施例1的方法，測得樣品的取代度為0.017，計算得出三聚磷酸鈉的反應效率為55% ;黏度為17.3mPa.s，熱黏度穩定性為87.3%。漿膜的斷裂強度為19.5N/mm2，斷裂伸長率為4.2%，漿膜吸濕率為23.7%。對14.5tex純棉粗紗的黏著力為68.3N，對13tex63/35滌棉粗紗的黏著力為110.7N。
[0028]實施例4
[0029]稱取140kg馬鈴薯淀粉(糊化完全溫度為67°C )，加入860kg水制成質量百分濃度為14%的淀粉乳，開動攪拌機攪拌均勻。加入14kg三聚磷酸鈉、3.36kg尿素、2.24kg次亞磷酸鈉，攪拌均勻，然后用5%的稀硫酸溶液調節體系的pH值為6.5-7.5。邊攪拌邊開起加熱，當體系的溫度達到97°C后，控制加熱，保持在97°C，并在此溫度下恒溫反應90min。關掉加熱，得到的漿液即為在線制備的磷酸酯淀粉漿液。
[0030]根據實施例1的方法，測得樣品的取代度為0.025，計算得出三聚磷酸鈉的反應效率為57% ;黏度為17.8mPa.s，熱黏度穩定性為84.7%。漿膜的斷裂強度為19.8N/mm2，斷裂伸長率為4.0%，漿膜吸濕率為23.8%。對14.5tex純棉粗紗的黏著力為65.3N，對13tex63/35滌棉粗紗的黏著力為107.6N。
【主權項】
1.一種制備磷酸酯淀粉漿料的方法，包括以下步驟: (a)在容器中加入水和原淀粉(其化學結構和性質與存在于原料中時相同)，配制原淀粉質量百分濃度為10% -15%的淀粉乳，所述的原淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉中的至少一種。 (b)在攪拌條件下，向淀粉乳中加入相對于原淀粉質量5%-15%的磷酸酯化試劑和相當于原淀粉重量2% -5%的復合催化劑，所述的磷酸酯化試劑為三聚磷酸鈉、三偏磷酸鈉或焦磷酸鈉的至少一種，所述復合催化劑為尿素和次磷酸鈉，其中尿素的質量為次亞磷酸鈉質量的0.5-2倍； (c)加酸調節pH值在6.0-8.5之間，進行加熱，控制反應溫度比相應的原淀粉的糊化完全溫度高0-50°C，并且維持該溫度至反應結束。
2.根據權利要求1所述的制備磷酸酯淀粉漿料的方法，包括以下步驟: (a)在容器中加入水和原淀粉(其化學結構和性質與存在于原料中時相同)，配制原淀粉質量百分濃度為12% -14%的淀粉乳，所述的原淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉中的至少一種。 (b)在攪拌條件下，向淀粉乳中加入相對于原淀粉質量7%-10%的磷酸酯化試劑和相當于原淀粉重量3% -4%的復合催化劑，所述的磷酸酯化試劑為三聚磷酸鈉、三偏磷酸鈉或焦磷酸鈉的至少一種，所述復合催化劑為尿素和次磷酸鈉，其中尿素的質量為次亞磷酸鈉質量的1-1.5倍； (c)加稀鹽酸或稀硫酸調節pH值在6.5-7.5之間，進行加熱，控制反應溫度比相應的原淀粉的糊化完全溫度高10-30°C，并且維持該溫度至反應結束。
【專利摘要】本發明公開了一種制備磷酸酯淀粉漿料的方法，包括在反應器中加入水和原淀粉，配制原淀粉質量百分濃度為10％-15％的淀粉乳，在攪拌條件下，向淀粉乳中加入相對于原淀粉質量5％-15％的磷酸酯化試劑和相當于淀粉重量2％-5％的復合催化劑，調節pH值在6.0-8.5之間，開啟加熱，控制反應器溫度比相應的原淀粉的糊化完全溫度高0-50℃，反應結束后，得到的漿料即為磷酸酯淀粉漿料，該漿料可以直接用于經紗上漿，免除了磷酸酯淀粉在淀粉廠進行專門生產的過程，大幅度節約了生產成本，簡化了生產工序，減輕了磷酸酯淀粉生產過程中排放的廢水對環境的污染。
【IPC分類】C08B31-06
【公開號】CN104774273
【申請號】CN201510173689
【發明人】范雪榮, 高衛東, 王強, 徐進
【申請人】江南大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月13日