高取代度阳离子淀粉的制备与应用研究进展_曹华

半干法制备高取代度阳离子淀粉及表征
高取代度阳离子淀粉是一种广泛应用于食品、纤维、粘合剂、药物等制备过程中的重要原料，但由于其复杂，制备过程相对比较困难。

本文首先通过半干法制备高取代度阳离子淀粉，然后利用各种物理分析技术对其进行表征，以更加客观的方式来评估高取代度阳离子淀粉的性质。

一、半干法制备高取代度阳离子淀粉
半干法制备高取代度阳离子淀粉的步骤主要包括：（1）50~70摄氏度将粗面积阳离子淀粉煮溶于水中，洗反；（2）将质子交换催化剂物相平衡剂加入煮溶液；（3）混合控制到湿度处于50~60%；（4）将平衡混合物在室温干燥，使其发生取代反应；（5）细化碾磨；（6）将反应体系热处理，使其具有足够可溶性。

二、表征分析
（1）透射电子显微镜（TEM）
可以观察淀粉颗粒的形貌和直径，以及取代剂的分布，细致地观察淀粉结构，从而进一步评价取代度。

（2）X射线衍射仪（XRD）
可以测定淀粉晶体结构及其变化程度，为精确评价取代度提供依据。

（3）表面活性剂聚合微球法
可以根据淀粉表面构型转变，有效地评价淀粉的取代度。

（4）热重分析
用于评价取代物定量，处理取代性物动力学问题，可有效评估取代度。

（5）二氧化碳挥发仪
可以研究取代后的淀粉的水解反应性，从而评估取代度。

总之，通过半干法制备高取代度阳离子淀粉，并利用上述各类物理测
试技术进行表征，可以更加准确有效地评估高取代度阳离子淀粉的性质。

河北工业大学科技成果——干法制备高取代度阳离子淀粉项目简介
淀粉是可再生的绿色化学品。

本项目以季铵型阳离子化合物作为阳离子化试剂，以固体碱为催化剂，在1-24hr和60-90℃条件下，可以制备出取代度DS0.01-0.30的阳离子淀粉，反应效率达到90%。

该技术克服了浆法或糊化法等湿法生产中存在的反应效率低和大量碱水造成环境污染等问题。

目前该技术已经完成了50kg级的中式试验。

市场前景
我国具有非常丰富的淀粉资源，并且价格低廉。

除了作为普通纸张增强剂、污水污泥絮凝剂、纺织上浆剂和日化产品护理剂以外，由干法工艺得到的是高取代度阳离子淀粉，还可以提高纸张的固色能力，含油污水的破乳浮油剂，印染污水的絮凝脱色剂，日化产品的杀菌剂，洗发香波中的保湿剂，餐具洗涤用品中的除垢剂，无机染料的印染助剂等。

所以，干法制备的高取代度阳离子淀粉具有更广阔的应用领域。

规模与投资
按照年生产3000吨阳离子淀粉计算，本项目需要投资400万元。

生产设备
真空压缩机组、低温制冷机组、不锈钢反应釜、电加热热源或蒸汽热源。

合作方式技术转让。

论文与综述阳离子淀粉制备的研究进展刘浪浪,刘 伦,贺金金,刘军海(陕西理工学院化学学院,陕西汉中723000)[摘 要] 简要介绍了阳离子淀粉的应用,综述了阳离子淀粉的几种制备工艺的研究进展,探讨了其今后的主要发展方向。

[关键词] 阳离子淀粉;制备;研究进展阳离子淀粉是用各种含卤基或环氧基的有机胺类化合物与淀粉分子中的羟基进行醚化反应而生成的一种含有氨基、氮原子上带有正电荷的淀粉醚衍生物[1]。

阳离子淀粉主要有叔胺盐类和季铵盐类,其原料在自然界中分布很广,如在玉米、土豆、木薯、小麦中等。

我国是一个农业大国,其玉米产量仅次于美国,所以为阳离子淀粉的制备提供了一个巨大的原料来源。

阳离子淀粉由于其带有正电荷,易与带负电荷的细小纤维结合,故具有多种原淀粉所不具备的特质,如糊稳定性、水溶解性、成膜性、透明度等,使得阳离子淀粉具有极大的用途。

此外,阳离子淀粉具有糊化温度低,易于分散,且黏度高、热稳定性好等特点。

因此被广泛地应用于造纸、纺织、食品、石油、粘合剂、采矿业、污水处理和化妆品等领域[2]。

国外在20世纪60年代早已步入工业化,而在我国工业化起步较晚,主要是在造纸和水处理中大量使用,其他行业正处于推广应用阶段,对其研究和开发利用有着重要的意义。

1 阳离子淀粉及其在造纸业中的应用阳离子淀粉是应用最为广泛的淀粉衍生物之一,其种类繁多,大致可分为叔胺烷基醚、嗡类淀粉醚、伯或仲胺烷基醚、杂类四大类,目前仍在不断研究出现新型阳离子淀粉。

叔胺烷基醚和季铵烷基醚是主要的商品淀粉,是具有亲水基的高分子物质,不仅原料来源广、无毒性、价廉和产物可完全生物降解收稿日期:2009-07-24项目来源:陕西理工学院大学生科研立项作者简介:刘浪浪,男,陕西理工学院化学与环境科学学院化学工程与工艺专业本科学生。

无污染,而且具有一定的胶粘力,在工业废水处理中作为优良的絮凝剂吸附废水中带负电荷的悬浮物质,其吸附交换容量与阳离子淀粉的取代度有很大的关系。

高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂制备与应用近年来，为了满足改进产品性能和应对产品技术变化的需要，高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂受到了越来越多的关注。

高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂具有良好的悬浮性和凝胶稳定性，在粘度、透明度、稳定性等性能方面具有明显优势，因此在饮料、食品粘度剂、化妆品、药物输送等领域得到了广泛的应用。

由于高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂具有多种重要性能，因此它的制备技术十分复杂。

研究表明，采用水解反应和改性淀粉制备高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂时，把水湿热加热到一定温度，然后用有机溶剂添加变性剂，以促使改性淀粉水解成改性高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂。

此外，还可以采用改性淀粉和聚合物共聚的方式，将絮凝剂与改性淀粉共同改性，从而制备出具有更好性能的高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂。

高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂具有丰富的应用价值。

在食品工业中，它可以作为粘度调节剂、混合剂和稳定剂，可以用来改善食品的口感、质地和稳定性；在化妆品行业，它可以用作调节剂、稳定剂、乳化剂和去污剂，从而有效改善化妆品的性能；在药物行业，它可以用作载体给药剂，可以用来治疗多种疾病。

因此，高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂具有广阔的应用前景，具有重要的现实意义。

研究者们需要进一步研究高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂的制备方法，丰富高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂的应用和调节方式，提高高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂的稳定性和品质，从
而使其在工业和医疗领域得到广泛应用。

高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂制备与应用1引言多孔介质（如微滤膜、纳米材料、高分子凝胶、聚合物微胶囊）用来制造新型功能材料是设计与合成新材料的非常重要的研究方向。

与传统化工催化剂以及工业应用中所使用的固体酸性和碱性材料不同，多孔材料能提供一种新的分子结构空间，使其具备较好的可储存性、可飞行性、可空间局部集中性及其他卓越的物理性能。

在这些方面，高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂作为一种聚合物，具有独特的分子结构、良好的孔道结构、优异的性能和空间弹性。

2制备过程高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂的制备方法主要有四种，即取代法、离子交换法、聚合-穿孔法以及改性溶剂热处理法。

取代法是一种利用药物本身的可取代性等特性来实现它的制备的方法，是在nsFcarboxymethyl淀粉结构基础上进行外接取代，常用取代剂是烷基和氯基羧酸。

此类取代等带有可降解性，可与阴离子形成钙沉淀，从而改变其分子结构。

离子交换法是将离子交换剂如多烷基亚砜（DMDS）与淀粉混合，然后用一定的pH值逐步浸染淀粉，即将淀粉不同部位的阴离子换成离子交换剂中的阳离子，从而形成高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂。

聚合-穿孔法是与其他聚合物反应形成穿孔型复合物，或穿孔型复合物反应以形成高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂，从而使其具备较好的透气性、抗水乳化性和胶凝化性等特性。

改性溶剂热处理法是最常用的制备方法，它是将一种溶剂与淀粉混合，用空气加热其反应溶液，将淀粉分子上的羟基取代为阳离子，即用引入水来分解反应溶液，从而形成可降解性淀粉结构。

3表征分析对制备好的高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂进行表征分析主要有以下几种：1）理化性质分析：用来测定高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂的理化性质，如热解碱耐性、紫外分光光谱测定等；2）小角X射线衍射：可检测晶体结构的形状及尺寸等，从而了解淀粉结构的局部组成和相关信息；3）接枝表面声学测定：可以检测高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂在不同PH值下的表面流变性能，如抗滑性、黏稠度和流动性等；4）气液均相色谱测定：可确定淀粉取代度和结构对其动态粘度的影响程度。

阳离子淀粉的制备及其研究进展摘要：本文主要综述了阳离子淀粉的几种传统的制备方法，详细介绍了两种其他的制备方法，并对几种方法的优劣进行了阐述。

关键词：阳离子淀粉制备一锅法挤压法阳离子淀粉是淀粉在一定条件下与带阳电荷的醚化剂反应生成的淀粉衍生物。

阳离子淀粉实用性的关键在于其对于带阴电荷物质的亲和性，可广泛应用于造纸、印刷、纺织、日用化工、油田、粘合剂、污水处理采矿业等行业[1]。

阳离子淀粉的制备方法也多种多样，本文将制备阳离子的传统方法进行简单介绍，另外又介绍了一锅法和挤压法。

一、阳离子淀粉的传统制备方法制备阳离子淀粉的方法很多，大体上可分为三种：湿法、干法和半干法。

（一）湿法湿法可分为水溶剂法和有机溶剂法，其中水溶剂法又可分为浆法和糊法。

浆法是将淀粉与液体介质配成的悬浮液，在中等温度条件下与化学试剂进行氧化、酸化、酯化、醚化、交联等改性反应，生成变性淀粉。

其做法可简单概括为：配液—反应—洗涤—脱水—干燥—筛分。

该方法的优点是反应条件温和，生产设备简单。

但其三废问题突出，如需大量用水、昂贵的有机溶剂或抗凝胶剂，故费用高。

且不适用于高取代度阳离子淀粉的制备。

（二）干法干法是继湿法之后发展的一种新工艺，将阳离子化试剂与碱的混合物喷到干淀粉上，在60～80℃下搅拌1～2h既制得阳离子淀粉。

Caesa等[2]在120～150℃，没有碱性催化剂条件下将环氧物及含季铵基团的阳离子化试剂与干淀粉反应，可得到阳离子淀粉。

因其操作简单、反应效率高、环境污染小而被广泛采用。

Rankin 等[7]在碱性催化剂下，于60～80℃，反应1～6h，其效率为75～100%。

与湿法相比，干法操作简单、产率高、能耗低、污染小，且适合于制备高取代度产品。

（三）半干法半干法是介于湿法和干法之间的工艺方法，是继湿法及干法工艺后出现的。

此法利用碱催化剂与阳离子剂一起和淀粉均匀混合制得。

梁明丽等[3]在60～90℃，水分14%-30%下，反应1～3h，反应转化率达75%-99%。

阳离子淀粉研究进展邓艳;蓝丽;韦国柱;柳春;罗想平;吕旷;陈专;孔妮;倪海明;郭佳文【摘要】淀粉在自然界的含量仅次于纤维素和矿物填料，作为无污染型、可再生的天然植物资源，其特殊的化学结构使得应用受限，改性后的产品性能更能满足人们的需求。

文章主要论述了阳离子淀粉的分类、特性、制备方法、应用领域及发展前景。

%The content of starch in nature ranks second after the celluloseand mineral filler, as a natural plant resources with no pollutingand renewable, which special chemical structure made the application limited, however,the products after modified can greatly satisfy people's needs. In this paper, the classification of cationic starch, characteristics, preparation methods, applications and development prospects was discussed.【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P46-49)【关键词】阳离子淀粉;湿法;干法;半干法【作者】邓艳;蓝丽;韦国柱;柳春;罗想平;吕旷;陈专;孔妮;倪海明;郭佳文【作者单位】中国科技开发院广西分院，广西南宁 530022;中国科技开发院广西分院，广西南宁 530022;广西有色金属集团汇元锰业有限公司，广西来宾546138;中国科技开发院广西分院，广西南宁530022;中国科技开发院广西分院，广西南宁 530022;中国科技开发院广西分院，广西南宁 530022;中国科技开发院广西分院，广西南宁 530022;中国科技开发院广西分院，广西南宁 530022;中国科技开发院广西分院，广西南宁 530022;中国科技开发院广西分院，广西南宁530022【正文语种】中文【中图分类】TQ041 前言淀粉是高等植物的常见组分，是自然界取之不尽用之不竭的可再生资源。

高取代度阳离子淀粉絮凝剂的合成的开题报告题目：高取代度阳离子淀粉絮凝剂的合成一、研究背景淀粉是一种重要的生物质资源，其分子结构中包含了大量的糖基和羟基官能团，带有不同的电荷性质。

通过化学修饰可以将其转化为具有各种功能的材料，其中包括絮凝剂。

絮凝剂是处理水和废水中悬浮物和胶体颗粒的关键材料，对于提高废水处理效率、节约资源、保护环境有着重要的意义。

传统的絮凝剂多为聚合物或无机盐，但其应用受到一些限制，例如，高剂量的使用会导致水质劣化，产生副反应等。

因此，有必要开发新型的絮凝剂。

近年来，高取代度阳离子淀粉作为一种新型的絮凝剂备受关注。

其具有良好的絮凝效果、低毒性、易生物降解等优点，可以替代传统的絮凝剂。

因此，合成高取代度阳离子淀粉絮凝剂具有重要的科学和应用价值。

二、研究目的本研究旨在合成高取代度阳离子淀粉絮凝剂，并研究其絮凝性能。

具体如下：1. 通过方法优化，合成高取代度阳离子淀粉；2. 考察改变反应条件对产物结构和性能的影响；3. 评价合成高取代度阳离子淀粉作为絮凝剂的效果。

三、研究方法1. 材料选择：淀粉、碳酸钠、三氧化硫、甲基丙烯酸甲酯、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙基季铵盐、纯水等；2. 合成方法：以淀粉为原料，先将其部分糊化，再添加甲基丙烯酸甲酯和三氧化硫进行改性，得到反应物A；以碳酸钠为中和剂，将A中的羟基部分中和，得到B；以B为基础与2-丙烯酰氨基-2-甲基丙基季铵盐进行化学反应，得到高取代度阳离子淀粉；3. 对产物进行表征，包括红外光谱、核磁共振、荧光显微镜等技术；4. 考察合成高取代度阳离子淀粉的最佳反应条件，并测定其絮凝性能，包括COD、浊度、颜色等指标。

四、研究意义本研究的结果将有助于开发新型、高效、低毒的絮凝剂，为废水处理和水环境保护提供新的解决方案，具有重要的应用前景和经济价值。

同时，该研究还将探讨淀粉化学修饰的新方法和新途径，为淀粉化学研究提供新思路。

阳离子淀粉的制备及其在造纸中的应用摘要：介绍了阳离子淀粉的主要几种制备方法：湿法、干法和半干法，综述了阳离子淀粉在造纸工业中的应用情况，探讨了其今后的发展方向。

关键词：阳离子淀粉制备应用情况发展方向一、引言阳离子淀粉属于化学改性淀粉，由含有阳离子的醚化剂在碱性条件下与淀粉反应制的，用各种含卤基或环氧基的有机胺类化合物与淀粉分子中的羟基进行醚化反应而生成的一种含有氨基、氮原子上带有正电荷的淀粉醚衍生物[1]。

阳离子淀粉主要有叔胺盐类和季铵盐类，其原料在自然界中分布很广，如在玉米、土豆、木薯、小麦中等。

阳离子淀粉由于其带有正电荷，易与带负电荷的细小纤维结合，故具有多种原淀粉所不具备的特质，如糊稳定性、水溶解性、成膜性、透明度等，使得阳离子淀粉具有极大的用途。

此外，阳离子淀粉具有糊化温度低，易于分散，且黏度高、热稳定性好等特点。

阳离子淀粉是一种带有正电荷的淀粉衍生物，随着阳离子取代基数目的增加，其产品糊化温度逐渐降低，分散级性能更为稳定和透明。

阳离子淀粉的用途也十分广泛，纺织工业用作浆纱、棉织品、人造纤维的上浆料，造纸工业用作填料添加剂及表面施胶剂，在生物工程方面用作离子交换剂，被广泛地应用于造纸、纺织、食品、石油、粘合剂、采矿业、污水处理和化妆品等领域。

二、阳离子淀粉的制备阳离子有关制备阳离子淀粉的报道很多，生产工艺也多种多样。

一般制备阳离子淀粉的方法主要可分为干法、湿法以及介于两者间的半干法。

半干法是继干法之后发展起来的一种制备方法，其工艺简单，成本低，有较大的灵活性，并且环境污染小，可适合制备不同取代度的产品。

近年来也有研究者开发出了一些新型制备阳离子淀粉的方法，如微波干法、流态化制备法等的其他制备方法。

1. 湿法制备湿法是目前工业生产中常用的方法。

湿法可分为水溶剂法和有机溶剂法。

1.1 水溶剂法水溶剂法是将淀粉、水、碱及阳离子试剂加热进行糊化反应，或者先将淀粉加水糊化，然后与碱及醚化剂进行反应[2]；赵伟等[3]采用湿法制备了季铵型阳离子淀粉的实验表明：当淀粉100g，醚化剂6g，NaCl20g，并且调节pH值到11.5，温度控制在45～50℃，反应时间为16h时为阳离子淀粉的最佳制备条件。