阳离子淀粉粘度和取代度的影响因素探索

【产　品】季铵型高取代度阳离子淀粉的合成王香爱3(渭南师范学院化学化工系,陕西渭南714000) [关键词]季铵型阳离子淀粉;干法合成;取代度[摘　要]采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CT A)为醚化剂,通过干法对淀粉进行改性,合成季铵型高取代度阳离子淀粉。

研究了体系中水的质量分数、CT A用量、CT A与NaOH的摩尔比、反应时间、反应温度对产品的取代度和黏度的影响。

最佳合成条件为:淀粉100g,体系中水的质量分数25%,n(CT A)∶n(Na OH)=1∶1.2,反应时间4h,反应温度70℃。

在此条件下制得的阳离子淀粉取代度高达0.598,质量分数0.5%糊液的黏度为0.079 Pa s。

干法具有合成工艺简单、反应效率高、环境污染小、成本低等优点。

对其市场前景进行了展望。

[中图分类号]T Q424.3 [文献标志码]A [文章编号]1008-133X(2008)08-0023-04Pr epara t ion of qua terna ry amm on ium ca t ion i c star ch w ith h igh subst itut i o n degreeWANG X iang-a i(Che m istry and Che m ica l Engineering Depart m ent,W einan Teachers College,W e inan714000,China)Key wor d s:quaternary ammonium cationic starch;dry p r ocess;substituti on degreeAb stra ct:Q uaternary ammonium cationic starchesw ith high substitution degree are prepa r ed by using 3-chl orine-2-hydr oxypr opyl tri me thyl a mmonium chloride(CT A)as the ethe rifying agent and modif2 ying starches by dry pr ocess.The influences of ma ss content of wa ter in the reaction syste m,a mount of CT A,mole r a tio of CT A to Na OH,reacti on ti m e and reaction te mperature on the substituti on degree and viscosity of p r oduc ts are investigated.The op ti m um c onditions are as fello w s.The amount of sta r ch is100 g,the content of water in the syste m is25wt%,n(CTA)∶n(Na OH)is1∶1.2,the r eac ti on ti m e is4h and the reacti on te mperature is70℃.U nder the op ti m um condit ons,the substitution degree of the ob2 tained cati onic sta r ch is up t o0.598,and the visc osity of0.5wt%paste liquid is0.079Pa s.The dry pr ocess ha s advantage s of si mp le pr ocess,high r eac ti on efficiency,s m all envir onm ental polluti on and low pr oducti on cost.Itsm arke t pr ospects are discussed. 阳离子淀粉属于化学改性淀粉,是由各种含卤代基或环氧基的有机胺类化合物(伯胺基化合物、仲胺基化合物、叔胺基化合物及季铵基化合物等)在碱的催化作用下与淀粉分子中葡萄糖剩基的伯羟基反应生成的含氨基、胺基或铵基的醚衍生物,因氮原子上带有正电荷而称为阳离子淀粉[1-3]。

Eta阳离子淀粉
Eta阳离子淀粉（Eta-Potato Starch）是一种经过化学改性得到的变性淀粉。

它通过将阳离子基团引入淀粉分子中，使其具有独特的理化性质和应用性能。

阳离子淀粉在纺织、造纸、食品、医药、化妆品等多个领域具有广泛的应用。

Eta阳离子淀粉的主要特性和用途包括：
1. 絮凝性：Eta阳离子淀粉具有一定的絮凝作用，可应用于废水处理、污泥脱水等领域。

2. 增稠性：Eta阳离子淀粉具有较高的黏度稳定性，适用于各种环境，可作为增稠剂、悬浮剂和稳定剂应用于食品、造纸、涂料等行业。

3. 成膜性：Eta阳离子淀粉可以通过形成薄膜来改善产品的性能。

在食品工业中，可用于制作可降解包装材料；在造纸工业中，可用于提高纸张的强度和质量。

4. 抗渗性：Eta阳离子淀粉具有较低的渗滤性，可用于纸张和纺织品的抗渗处理，提高产品的抗水性能。

5. 纺织应用：Eta阳离子淀粉可用于纺织品的上浆剂、印花浆料等，可以提高纺织品的耐磨性、抗皱性和手感。

6. 药物载体：由于Eta阳离子淀粉具有生物相容性和可控释性，可以作为药物载体，提高药物的疗效和安全性。

阳离子淀粉的改性程度、黏度、颗粒大小等性能可根据实际应用需求进行调整。

在实际使用中，需要根据具体应用场景选择合适的
Eta阳离子淀粉产品。

干法变性淀粉高粘高取代度阳离子探微国内外变性淀粉生产方法众多，常见的方法有干法、湿法、挤压法、滚筒干燥法等。

比较而言，干法生产变性淀粉具有反应均匀、生产控制容易、产品质量稳定、用水少、减少环境污染等优点，缺点是生产反应时间长、反应转化率低、生产质量和湿法相比还有些差距、收率低，还有产生过程易生产粉尘对环境的影响等。

目前我国干法变性淀粉生产的现状是：间歇性生产、规模小、品种单一、产品质量波动大、产品推广应用面窄。

随着微波技术的介入，给干法变性淀粉生产带来重要发展机遇。

微波技术在干法变性淀粉阳离子生产中的应用，不仅提升了反应速率，也大大改善了工作环境，降低了生产成本。

1 传统的干法阳离子生产流程及缺点1.1 生产流程干法生产变性淀粉技术已经大面积应用于我国变性淀粉的生产，也曾给变性淀粉生产带来技术革命。

传统干法变性淀粉阳离子生产流程有自身特点，其主要构成环节和操作顺序是这样的：原料经过人工→输送系统→反应器混合→储存静止反应20个小时以上→二次投到混合器中和→热风系统气流烘干→冷风系统冷却→过筛→包装成品。

1.2 存在缺点1.2.1 间歇性生产。

由于静止反应，分子由基态到激活态，到完全结合，一般都要在20个小时以上，难以进行连续生产。

不能实现连续生产，意味着生产资源的巨大浪费，生产效率低下，不符合现代企业发展经营要求。

1.2.2 生产设备单一。

传统干法变性淀粉生产，只能进行单一品种的操作，设备也单一，不仅生产量难以保证，也没有品种优势，难以形成市场优势。

1.2.3 能源消耗高。

传统干法变性淀粉生产时，由于操作工艺的问题，导致生产过程中变性淀粉反应时间长，反应效率也比较低，一般都在80%以下。

这也造成资源的浪费，企业经营效率低。

1.2.4 粉尘大。

生产过程两次投料，增加劳动强度，增大现场粉尘产生的频率。

2 微波技术对干法变性淀粉生产的作用原理2.1 微波的工作原理及作用微波是指一种超高频电磁波，其频率一般在300MHz～300GHz、波长在1～1000mm范围内。

阳离子淀粉的性质、应用及市场前景黄俊慧;倪海明;柳春;郭佳文;陈羽希【摘要】淀粉作为一种天然资源,广泛存在于自然界中,是重要的工业原料.但由于原淀粉存在很多固有性质而限制了其在市场中的应用,人们根据淀粉的结构及其理化性质将淀粉进行变性,得到的变性淀粉具有优良的性质,更能满足应用的需求,本文主要对阳离子淀粉的分类、性质、应用及市场前进进行论述.【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2017(019)005【总页数】4页(P46-48,55)【关键词】阳离子淀粉;分类;性质;应用【作者】黄俊慧;倪海明;柳春;郭佳文;陈羽希【作者单位】百色市技术市场管理办公室,广西百色 533000;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】TS23淀粉是一些植物的常见组成成分，在玉米、大米、木薯等植物中广泛存在，它是绿色植物进行光合作用的产物，是一种可再生的资源，广泛地被人们应用于生产生活中。

然而由于淀粉存在着一些特有的属性，使其在应用中具有一定的局限性，因而满足不了生产发展的要求，人们根据淀粉的结构及其性质特点对其进行改性，由此可以充分利用淀粉资源，满足工业生产的需求。

对淀粉进行改性是通过运用物理、化学或酶的方法，改变原淀粉的一些性质。

通过改变分子的结构如断键、酯化、醚化、分子重排或引入某些基团得到性质发生改变的淀粉衍生物[1]。

阳离子淀粉是改性淀粉中的一种，属于阳离子型改性淀粉，它是一类淀粉经醚化而得到的氨基和氮原子上都带有正电荷的淀粉醚衍生物[2]。

因带有正电荷基团的存在，其性质也发生了变化，如糊粘度、透明度较高，糊化温度相对原淀粉变低等，且其带有的正电荷阳离子淀粉可以与带负电荷的物质相结合，增大了对细小纤维等的附着力，这些优良的特性扩大了它的应用范围，使其在造纸、纺织、陶瓷、印染、玻璃纤维黏合剂和油田钻井等领域中被广泛应用并具有十分重要的作用[3]。

高取代度阳离子淀粉的性能本文研究了以淀粉为原料合成的两种改性淀粉——淀粉甘油醚和阳离子淀粉的合成以及阳离子淀粉的应用性能。

全文共分三大部分：(1)淀粉甘油醚的合成与性能研究：对淀粉甘油醚的合成方法进行研究。

淀粉甘油醚是由玉米淀粉与缩水甘油在碱性条件下反应得到,比以往的普通阳离子淀粉在结构上多了一个羟基,这样会增加淀粉甘油醚的水溶性。

在合成淀粉甘油醚反应中水和催化剂碱的含量都不能过大,反应温度50℃～85℃,反应时间不超过1.5h为宜。

其透光型性、抗酸性与高温稳定性都比原淀粉提高。

(2)干法合成阳离子淀粉CS 以及应用研究：以玉米淀粉和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)为原料,氢氧化钠为催化剂,采用干法合成了高取代度阳离子淀粉(CS),并考察了其驱油性能。

结果表明,当m(NaOH)/m(淀粉)=0.02, n (ETA)/n(淀粉)=0.33时,55℃下搅拌1h,真空干燥4h,阳离子淀粉的取代度及反应的转化率可分别达到0.30和90%。

室内模拟驱油实验中,矿化度为40g／L时,5g／L CS溶液能够提高原油采收率24.1%；10g／L CS溶液驱替过程中有两次明显升压过程,最高压力可分别达0.044Mpa和0.041Mpa,并且原油的采收率可提高36.7%。

驱油效果明显优于3 g ／L部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)溶液。

实验用CS溶液的浓度大于PHPA溶液的浓度,但前者的总成本远低于后者,并且不会对环境造成污染。

(3)阳离子淀粉CS处理造纸白水的研究：采用实验室研制的高取代度阳离子淀粉作为絮凝剂对造纸白水进行处理,通过实验探讨了高取代度阳离子淀粉的加入量、废水的pH 值及絮凝时间对絮凝效果的影响,确定了高取代度阳离子淀粉处理遣纸白水的最佳条件为：阳离子淀粉的投加量为200mg／L,不调pH值,絮凝时间为24h。

同主题文章[1].李承范,康振晋,尹成日. 阳离子淀粉的制备及其应用' [J]. 延边大学学报(自然科学版). 1997.(04)[2].刘云平. 阳离子淀粉的生产及其应用' [J]. 江苏化工. 1994.(01)[3].叶晓春. 阳离子淀粉及其在造纸工业中的应用' [J]. 中华纸业. 1994.(03)[4].许建民,马海萍. 阳离子淀粉的制备' [J]. 纸和造纸. 1995.(01)[5].汪多仁. 阳离子淀粉开发与应用进展' [J]. 天津造纸. 2004.(01)[6].氯铵型阳离子淀粉' [J]. 化学世界. 1994.(09)[7].付庚昌,牛华. 阳离子淀粉的制备及其在造纸中的应用' [J]. 国际造纸. 1998.(04)[8].李广芬,张友松. 影响阳离子淀粉应用性能的因素分析' [J]. 造纸化学品. 1999.(03)[9].王晋江,马晨红. 高取代度阳离子淀粉的制备' [J]. 郑州工程学院学报. 2000.(04)[10].张宏伟,朱志坚,唐爱民,陈港,刘映尧,谢国辉. 阳离子淀粉的合成及对纸张的增强作用' [J]. 中国造纸. 2004.(10)【关键词相关文档搜索】：应用化学; 淀粉; 阳离子淀粉; 淀粉甘油醚; 驱油; 絮凝剂; 废水处理【作者相关信息搜索】：山东大学;应用化学;朱维群;张鹏;。

阳离子淀粉取代度的测定阳离子淀粉取代度常用凯氏定氮法测定，比较费时。

近来开发出氨敏电极电位滴定法，省去蒸馏、滴定等步骤，方法简便快速。

（一）凯氏定氮法样品用蒸馏水洗去未反应的阳离子醚化剂，烘干后按测定淀粉中蛋白质的方法进行测定。

结果计算：式中 V1——滴定样品时消耗0.05mol／L H2SO4标准溶液的体积（ml）V。

——空白试验消耗0.05mol／L H2SO4标准溶液的体积（ml）c——硫酸标准溶液的浓度（mol／L）m——称取样品的质量（g）wH2O——样品的水分（％）wN——阳离子淀粉的含氮量（％）式中 wN。

——原淀粉中蛋白氮含量11.57； 13.44——为换算系数注：该公式为季铵盐作醚化剂时的取代度，如为其他阳离子醚化剂，则式中 M——为阳离子醚化剂摩尔质量（g／mol）（二）电位滴定法1．仪器与试剂凯氏烧瓶、容量瓶、数字式离子计、氨敏电极。

氯化铵标准溶液：精确称取经105℃烘干的NH4Cl 5.3490g，配成0.1000mol／L标准溶液。

氨敏电极内充液： 0.lmol／L NaCl和 0.01mol／L NH4Cl的混合液。

缓冲溶液： 0.2mol／L NaCl或0.lmol／L KNO3。

10mol／L NaOH。

2．操作步骤称取1.0g试样（精确至士0．0001g），于250ml凯氏烧瓶中，加极少量硒粉（约0.1g）、10ml浓硫酸，然后置于电炉上消化至无色透明，冷却后用蒸馏水定容至 250ml。

精确吸取该溶液 10ml于150ml 烧杯中，加37ml蒸馏水，插入处理好的氨敏电极，再加3ml 10mol／L NaOH溶液，电磁搅拌下测量其平衡电位E1。

再加0.5mlNH4Cl 标准溶液，测量其平衡电位E2。

最后添加 55.5ml缓冲液，测量其平衡电位E3。

3. 结果计算按下式算出试样中氨的浓度cx（mol／L）式中 cs ——标准NH4Cl溶液浓度（mol／L）Vs——加入标准NH4Cl溶液体积（ml）Vx——测定液的总体积（ml）ΔE——添加标准溶液前后的电位差（E2－E1）（V）ΔE’——添加缓冲液前后的电位差（E3－E2）（V）试样中有机氮含量为：式中wN——试样的有机氮含量（％）14—氮的摩尔质量（g／mol）m——试样质量（g）f——稀释倍数式中 ms——取代基质量（g）Mr——取代基相对分子质量。

阳离子淀粉
性能特点：
1、本产品为季铵烷基醚化淀粉，无论在酸性还是碱性条件下均呈阳
离子性，特别适用中、碱条件下抄纸。

2、胶化温度大大下降，Zeta电位升为阳性。

3、随着取代度的提高，糊液的粘度、透明度和稳定性明显提高。

4、能改善纸的耐破度、抗张力、耐折度、抗掉毛性等许多物理性质。

5、提高松香、矾土的施胶效果，提高纸浆滤水性能和抄造速度，提
高各种染料和填料（如白土、二氧化钛、碳酸钙、增强剂等）的保留率，从而降低造纸成本。

6、作为乳胶、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散剂。

7、减少废水污染的程度（BOD），有益于消除公害。

8、高取代度的季铵型阳离子淀粉是中性施胶剂AKD、ASA的有效
配套助剂，不同取代度的阳离子淀粉，在湿部可分别用作增强剂、助留剂、祝滤剂。

使用方法：
1、按2-5%的浓度把淀粉加入冷水中，搅匀，通入蒸汽至90℃以上，
保温20-30分钟，加清水稀释至1%，备用。

2、若以增强为主，加入调浆池中，于硫酸驴前加入；若以助留助滤
为主，可与填料混合后加于高位箱，也可同时加于两个部位。

3、用量：0.8-2.0%（对绝干浆）。

淀粉精细化学品之答禄夫天创作阳离子淀粉的制备及应用班级：10级高分子资料与工程2班姓名：李震巽学号：P102014365日期：2012-10-22阳离子淀粉的制备及应用摘要:本文主要讲述的是阳离子淀粉在造纸行业，纺织业，石油化工，以及食品行业的广大前景，具体的制备方式以及在各领域的应用，介绍了醚化型阳离子淀粉在制备及应用方面的研究，指出了干化法在未来工业生产的前景。

关键词:阳离子淀粉，前景，干法制备，应用引言阳离子淀粉是在淀粉大分子中引入叔氨基或季铵基，赋予淀粉阳离子特性。

阳离子淀粉的正电荷使它与带负电荷的基质结合，并能将带负电荷的其他添加剂吸附并坚持在基质上。

阳离子淀粉的有许多种类，工业上主要有两种：一种是淀粉叔氨基烷基醚；另一种是季铵淀粉醚。

由于阳粒子淀粉分子上的正电荷基团对带负电荷的物质(如纤维素等)有很强的吸附能力，因此，它在造纸工业，纺织工业以及絮凝剂的制备上都有很好的应用。

阳离子淀粉还可作为高盐浓度的钻探液体的液体损失控制剂。

国外阳离子淀粉使用已经很广泛，在1956～1977年，美国造纸工业阳离子淀粉的使用量从1．9万t增加到6万t。

目前，有60％～70％的造纸厂使用阳离子淀粉。

我国尚处于研究试生产阶段，但由于其性能优良，价格比其他化学品低，预计在造纸等工业中将会有很大的市场[1]。

阳离子淀粉的开发前景造纸工业最早使用阳离子淀粉为施胶剂。

纤维带有阴电荷，阳离子淀粉胶料因阳阴电荷的关系，几乎能完全被吸附，用量少，效果好。

废水中含淀粉量少，减少环境污染。

纸张的成形性及经过抄纸网的排水性好，并能改造耐破、伸长、耐折和抗粘辊性等。

工业上生产的阳离子淀粉为低取代度产品，含氮量为0.2%~0.4%。

阳离子淀粉是纺织物的好上浆剂，适用于棉花纤维和合成纤维，效果都好。

优点是粘度稳定，成膜性好，与人工合成上浆剂（如聚乙烯醇）的共溶性也好。

阳离子淀粉适于冷水浆棉衣服用。

将衣服浸于冷的阳离子淀粉乳中，几乎能完全被吸着，再用熨斗热烫，糊化，浆衣服的效果好。

阳离子淀粉性能及其对纸张物理性能的影响陈盈洁;曹云峰;皮成忠【摘要】以2种季铵型木薯阳离子淀粉为原料,按不同的比例加入纸浆中抄纸,通过对比2种淀粉对纸浆及纸张物理性能的作用效果来确定阳离子淀粉的取代度对纸张物理性能的影响.结果表明:高取代度的阳离子淀粉对提高纸浆留着及纸张的物理性能最有效,且2种淀粉的添加量分别为纸张定量的1.0％时,对纸张的增强效果最好.【期刊名称】《造纸化学品》【年(卷),期】2015(027)003【总页数】5页(P1-5)【关键词】阳离子淀粉;取代度;物理性能【作者】陈盈洁;曹云峰;皮成忠【作者单位】南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,江苏南京210037;南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,江苏南京210037;南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室,江苏南京210037【正文语种】中文【中图分类】TS727+.2在能源稀缺及污染严重的今天，淀粉由于具有资源广泛、价格低廉、供应稳定、使用方便、可化学改性及生物降解等优点，在诸多领域得到广泛应用［1-2］，尤其在造纸行业。

它的可化学改性决定了它是一个不可或缺的造纸用添加剂［3-5］。

淀粉作为造纸湿部添加剂，不仅能有效提高纸张表面强度和改善纸张的耐破性，而且淀粉的加入使得浆料中细小纤维和填料的留着量得到提高［6-10］。

按离子特性不同，在造纸上常用的变性淀粉有下列5类：阴离子淀粉、阳离子淀粉、两性及多元变性淀粉、非离子淀粉及其他变性淀粉［11］；其中，阳离子淀粉和两性淀粉在造纸行业更是得到广泛的使用［12-14］。

由于浆料纤维表面含有大量的羟基，造成浆料纤维带有一定的负电性；而阳离子淀粉的加入能使带正电的阳离子淀粉颗粒很好地与带有负电的纤维结合［15］，从而增强纤维之间的结合力，使纸张强度增加。

随着造纸工业的发展，高取代度阳离子淀粉的研究越来越得到人们的重视［16-19］。

本文主要研究了2种不同取代度的阳离子淀粉性能及其对纸张物理性能的影响。

半干法制备阳离子淀粉
李丹
【期刊名称】《中国造纸》
【年(卷),期】2003(022)009
【摘要】讨论了半干法制备季铵型阳离子淀粉工艺中阳离子试剂用量、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对产品取代度的影响.试验证明,该工艺操作简便、反应条件温和、能耗低,具有广阔的工业化前景.
【总页数】3页(P35-37)
【作者】李丹
【作者单位】岳阳纸业股份有限公司技术中心,湖南,岳阳,414002
【正文语种】中文
【中图分类】TS727+.1
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