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1、第23卷第3期Aug.1997JournalofSouthwestNationalitiesCollege·NaturalScienceEdition双氧水氧化淀粉的机理初探王彦斌苏琼(西北民族学院化学系)摘要研究了用双氧水为氧化剂制备氧化淀粉的反应条件,并通过对氧化程度和粘合剂性能的研究,初步探讨了双氧水氧化淀粉的机理.关键词双氧水,氧化,淀粉,机理中图法分类O636长期以来,在瓦楞纸板和纸箱工业生产中,大量使用水玻璃粘合剂,由于碱性大,易吸收空气中水份,引起包装箱受潮、泛碱,甚至污染包装商品.加之水玻璃价格
2、不断上涨,用户大量偿试采用淀粉粘合剂.经过大量试验,其粘合强度及耐久性高于水玻璃,制备和涂装成本低,深受欢迎.制备淀粉粘合剂最常用的方法是氧化法.一般用次氯酸钠、高锰酸钾、重铬酸钾作氧化剂,也有用硝酸和其它氧化剂的.本文采用双氧水为氧化剂,制备工艺类似,产品性能和次氯酸钠、高锰酸钾氧化淀粉接近.通过对其氧化程度的深入探索,发现双氧水氧化淀粉,氧化不仅发生在C1、C2和C3原子上,同时可渗透到分子内部使葡萄糖单元开环形成更多的羧基.1试验部分1.1原料原料规格见表1.表1原料规格名称淀粉硫酸双氧水硼砂氢氧化钠水规
3、格(%)9830备注工业级玉米淀粉工业级试剂试剂试剂蒸馏水1.2制备和分析方法1.2.1双氧水氧化淀粉的制备把淀粉装入带搅拌和温度计的磨口烧瓶中,加水调制,在一定温度下加入双氧水、少量酸,反应后加氢氧化钠,继续反应至反应液呈均匀透明体,硼化,稀释至所需浓度成粘度以供研究.[1]1.2.2羧基含量的测定采用热糊滴定法测定淀粉中羧基含量,计算公式:(样品-空白)×滴定耗碱量(ml)×碱液浓度(mol/L)×0.045羧基含量(%)=×100样品重(g)(0.045为羧基的毫克摩尔量)1.2.3流动性和粘着力测定流动
4、性测定采用自制试杯,试杯规格是内径32mm,高60mm,收稿日期:1997-01-02王彦斌,西北民族学院化学系(甘肃兰州730030),讲师,男,29岁西南民族学院学报·自然科学版第3期王彦斌等:双氧水氧化淀粉的机理初探279滴出口径3mm,测定粘合流径试杯所用时间(s).1.2.4粘合力测定采取测其对标准牛皮纸的初粘时间和全粘时间来衡量.2影响因素试验2.1硫酸用量对羧基形成的影响反应条件:35%(W/W)淀粉,5%的H2O2,温度60℃,时间3h.硫酸和双氧水的浓度是它们相对于淀粉的质量百分含量,其中双氧
5、水是指30%双氧水的相对百分含量(以下同).结果见图1.由图1看出酸量增加能++促使氧化进行,因为H2O2+HHO-OH-H,酸度越大质子化趋势越大,氧化性表现越突出.曲线在酸度6%时有明显转折,说明酸度在6%之前,羧基含量与酸度几乎成正比关系,6%之后则趋于稳定,再增加酸量对反应无益,反而增加成本,因此取6%为最佳酸度.2.2温度对羧基形成的影响反应条件:35%淀粉,5%双氧水,6%硫酸.结果见图图1H2SO4用量和羧基含量的关系2.从图2可看出温度大于60℃时一般只需1h～3h就能到达反应终点,常温下需15
6、h以上,并且从实验中发现,温度对羧基含量影响不大,只影响反应时间.2.3双氧水用量对羧基含量及产品性能的影响反应条件:35%淀粉,6%硫酸,温度60℃,反应3h,结果见图3和表2.图2温度和反应时间的关系图3H2O2用量对羧基含量的影响280西南民族学院学报·自然科学版第23卷由图3、表2可知,随H2O2用量增加,羧基含量也随之提高,这是因为H2O2在体系中浓度越大,能提供更多的[O],它和淀粉接触越频繁,被氧化的羟基越多.但当H2O2用量超过10%时,得到的粘合剂淀粉颗粒松散,清晰,交联性变小.尽管其透明度、
7、稳定性和前面产品接近,但粘合力明显降低,这说明淀粉受到严重降解,变成小分子产物,失去高分子特点,也进一步说明氧化反应不仅发生在C1,C2,C3原子上,而且可渗透到分子内部,甚至引起葡萄糖单元开环断链,形成更多羧基.表2羧基含量和性能对照表H2O2浓度(%)羧基含量(%)糊液浓度(%)透光率(室温)流动性(s)初粘(s)全粘(s)0.45193136175286145160.5019212719286136171921271880.7628713716191139干后可剥落11≈1285148干后分离3结语由试验
8、可知,双氧水有上述独特的氧化机理,氧化程度较大,要得到较好性能的氧化淀粉粘合剂必须把握好反应条件.其最佳条件为:淀粉∶双氧水(30%)∶硫酸=100∶5∶6(重量比),反应温度60℃,时间3h.参考文献1李东光.48种实用化学品制造技术.北京:金盾出版社,1992.115～1222罗代暄主编.化学试剂与精细化学品合成基础(有机分册).北京:高等教育出版社,1991.437～4423(日
