2019论季铵型阳离子淀粉的湿法制备及提高醚化剂反应效率方法的研究

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1、论季铵型阳离子淀粉的湿法制备及提高醚化剂反应效率方法的研究　　摘　要：季铵型阳离子淀粉大量用于造纸、纺织和水处理等。研究其湿法制备及提高醚化剂反应效率的方法。关键词：季铵型阳离子淀粉；季铵型醚化剂；制备；反应效率　　阳离子淀粉作为添加剂用于造纸，可提高纤维及填料的留着率，改善纸的性能如提高纸的抗张强度、耐破度、裂断长及书写印刷性能。高取代度阳离子淀粉在纸机湿部可中和去除阴离子物质对造纸的干扰。通常用于淀粉阳离子化的试剂是季铵型3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵醚化试剂。此醚化试剂在酸性、中性、碱性条

2、件下，都显阳离子态。　　除造纸外，季铵型阳离子淀粉在水及废水纯化、纺织上也有应用。在水处理上，它主要是起到吸咐和絮凝阴离子杂质以及吸咐肌酸重金属络离子；在纺织上，它可以改善织物的手感。淀粉与季铵型醚化剂阳离子化反应，归纳有五种工艺：无溶剂半干法；以水为介质的湿法，此法为工业常用生产方法；糊化阳离子化法，此法可就地完成；有机溶剂法水-微有机溶剂法。　　这五种工艺各有优缺点。半干法具有反应效率高，达92%以上，可制备高取代度的阳离子淀粉，不足的是产品杂质多，反应不均匀，大多只发生在淀粉颗粒表面，影响

3、使用效果。糊化阳离子化法，可制备DS>0.1更多的是在0.1-1.0，但同样存在试剂残留及杂质含量多的问题。有机溶剂法受到成本及环境保护的制约，通常不用此法生产阳离子淀粉。以水为介质的湿法是我国目前最常用的阳离子淀粉生产工艺。湿法工艺具有反应均匀，产品质量好的特点，但只能制备低取代度，通常DS1.1主要试剂及原料　　木薯淀粉：武鸣华桥投资区里建淀粉厂、武鸣皇后淀粉化工厂玉米淀粉：山东诸城兴贸玉米开发有限公司氯化钠：AR氢氧化剂：AR季铵型3-氯-2-羟丙基三甲氯化铵醚化剂：南宁市化工研究设计院；

4、美国DOW产品1.2主要仪器设备电动搅拌器恒温水浴装置真空泵NDJ-79型粘度计凯氏定氮分析装置1.3季铵型阳离子淀粉的制备　　浓度为30%~40%淀粉浆，用定量4%的氢氧化钠调节pH，加入季铵型醚化剂，在45℃~50℃恒温反应7~24小时，中和到pH5.5~6.0，过滤、洗涤，并干燥得季铵型阳离子淀粉样品。1.4季铵型阳离子淀粉取代度和反应效率的测定　　用凯氏定氮法测定氮的质量分数，然后根据以下公式计算DS和RE。样品氮含量的计算：　　　×C×1.401　　X=　　————————————　　

5、　m式中：X：样品氮含量，%；V1：滴定样品消耗盐酸标准溶液的体积，；V0：滴定空白消耗盐酸标准溶液的体积，；C：盐酸标准溶液的浓度，；m：样品质量，。样品取代度的计算：　　162×X　DS=————————　　1400-151.5×X式中：DS：样品取代度；X：样品氮含量，%。醚化剂反应效率的计算：　　　nRE=DS×————————　　n式中：RE：反应效率，%；DS：样品取代度；n：加入淀粉的物质的量，mol；n：加入醚化剂的物质的量，mol。2结果与讨论2.1季铵型醚化剂加料方式对DS和

6、RE的影响　　在195mlH2O中加入150g木薯淀粉和7.8gNaCl，所用季铵型醚化剂与NaOH及淀粉物质的量之比为1：2.6~2.8：25.85，季铵型醚化剂以下列两种方式加入：a、先加入醚化剂，后滴加4%NaOH溶液；b、先滴加4%NaOH溶液，后加入醚化剂。不同加料方式对DS和RE的影响有如表Ⅰ所示。表Ⅰ加料方式对DS和RE的影响序号加料方式DSRE1a0.025465.632a0.025365.373a0.024663.564a0.023961.75平均0.024864.085b0.

7、023560.726b0.022758.657b0.025164.858b0.025666.14平均0.024262.53　　表Ⅰ的结果表明，以a方式加入醚化剂，可获得较好的DS和RE。但工业通常采用b方式投料，主要是考虑到工业加碱液量大，耗时长，CHPTMA与滴加的碱作用形成活性物后，环境碱度不够，无法与淀粉发生阳离子化反应，活性物易发生水解形成惰性物1，2-二羟丙基三甲基氯化铵，影响反应效果。在30℃~40℃体系环境，采用b方式投料，会有较理想的反应效果。2.2碱用量对季铵型阳离子淀粉DS和

8、RE的影响　　在195mlH2O中加150g木薯淀粉和7.8gNaCl，季铵型醚化剂用量与木薯淀粉用量的物质的量之比为1:25.85，碱用量对DS和RE的影响有表Ⅱ所示的结果。表Ⅱ碱用量对DS和RE的影响序号醚化剂:碱量DSRE(%)11:2.80.023560.7221:2.80.022758.6531:2.60.025164.8841:2.60.025666.1851:2.40.024663.5961:2.40.024864.1171:2.20.022257.3981:2.20.022056