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醋酸酯淀粉浆料的研制及应用

来源:东华大学 董跃清 发布时间:2011年01月13日

淀粉是一种天然高分子聚合物,淀粉浆料由于来源广泛,价格低廉,对天然纤维具有很好的粘着性能,一直在天然纤维经纱上浆中起着很重要的作用。由于结构上的原因,淀粉浆液粘度波动大,浆膜脆硬,不适于疏水性纤维经纱上浆。因此,随着化纤长丝和短纤混纺纱应用的扩大,淀粉浆料的应用受到了很大限制。为了适应纺织工业的发展,扩大淀粉浆料的应用范围,人们对浆料进行了变性处理,以改善淀粉浆料对疏水性纤维的粘着性并降低浆液粘度及粘度波动 ,醋酸酯淀粉就是其中一种。醋酸酯淀粉也叫乙酰化淀粉,是淀粉大分子中的羟基与醋酸或醋酸衍生物发生反应引入酯基而得到的一种淀粉衍生物。酯基的引人使醋酸酯淀粉浆对疏水性纤维具有良好的粘附性,另外,醋酸酯淀粉分散性好,浆液粘度低,粘度波动小,浆膜较柔韧,因此,醋酸酯淀粉在经纱上浆中将会得到广泛的应用,为高比例取代PVA、减轻环境污染作出贡献。

工业生产中,可制成不同取代度(D.S)的醋酸酯淀粉,取代度低于1.0的醋酸酯淀粉仍然具有一定的亲水性 。纺织工业中应用的醋酸酯淀粉为低取代度的产品,其取代度在0.01—0.2之间,这类产品的优点是可采用水洗涤及离心分离或过滤的方法来纯化,可使产品中的灰分低于0.1%,而且淀粉颗粒结构没有受到破坏,适于经纱上浆 。

醋酸酯淀粉问世已有一百多年了,然而,低取代度的产品在经纱上浆中并没有得到很好的应用,关键问题是醋酸酯淀粉生产工艺还不成熟,并且产品性能不稳定。因此,必须进一步研究并优化醋酸酯淀粉变性工艺,以充分发挥其潜在的优势。本文就醋酸酯淀粉浆料的最新研制情况作了简单介绍,并根据取代度与性能的关系对醋酸酯淀粉浆料的应用提出建议。

1 醋酸酯淀粉浆料的制取

1.1 变性原理

淀粉可被看作α-D-葡萄糖的缩聚物,淀粉分子每个葡萄糖剩基单元有三个羟基,这些羟基都具有醇的性质,可被氧化成醛基、酮基或羧基,在一定的条件下可与羧酸发生

酯化反应生成酯 ,淀粉的这种酯化反应缓慢且不完全。在实际生产中,为了使反应快速而顺利地进行,有必要将原淀粉进行预氧化以降低聚合度,同时使用活性较高的试剂,以使试剂能够容易地进攻淀粉大分子 。

1.2 制取方法

1.2.1 预氧化

预氧化主要是在淀粉颗粒的无定形区或低结晶区起到切断甙键、降低聚合度的作用,从而有利于后续变性反应的进行。淀粉经预氧化,可降低浆液粘度,提高粘度热稳定性。常用的氧化剂有:次氯酸钠、氯酸钠、双氧水、溴水等,次氯酸钠的氧化降解作用比较有效,它能够大幅度降低浆液粘度,提高粘度热稳定性。次氯酸钠分解产生的氧原子具有很强的氧化能力,新生氧原子把羟基氧化成醛基,最后氧化成羧基 。预氧化具体过程如下:

将淀粉和水以30:70的比例搅拌,用1 mol/L的NaOH溶液调至微碱性,慢慢地滴加有效氯含量约5%的NaCIO溶液,在35℃下反应几个小时,使氧化反应充分进行,然后用5%的NaHS0 溶液破坏剩余的氯 。

在反应过程中,须维持反应液pH值大致不变。如果pH值低于5,淀粉会水解;如果pH值大于11,NaCIO的氧化能力会减弱。为了得到粉末状的氧化淀粉,反应温度要低于糊化温度,由于该反应是放热反应,反应过程中须使用冷却装置。反应后加入NaHS0 破坏剩余的氯是为了避免剩余的氯在煮浆时继续氧化分解淀粉大分子而使浆液粘度不稳定 。

1.2.2 乙酰化


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