一种阳离子淀粉溶液的制备方法及纸张的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及造纸技术领域，特别是涉及一种阳离子淀粉溶液的制备方法及纸张。
【背景技术】
[0002] 在造纸精细化学品中，淀粉及其衍生物是重要的化学添加剂；淀粉具有资源丰 富、价格便宜、供应稳定、使用方便、可化学改性及生物降解等优点，因而在造纸工业上获 得广泛和大量的应用。阳离子淀粉作为淀粉的重要改性产品，在造纸工业中具有能改善纸 张物性、改善造纸工艺、节省造纸成本等诸多有点。
[0003] 现有制备阳离子淀粉溶液的技术中，通常采用水作为溶剂，在水中对原淀粉淀粉 进行阳离子醚化反应，以得到阳离子淀粉，但是原淀粉在室温下的水中溶解度极低，通常需 要加热使淀粉溶解，反应条件较苛刻，并且原淀粉在水中发生阳离子醚化反应的取代度不 高，反应效率低。
【发明内容】
[0004] 本发明主要解决的技术问题是提供一种阳离子淀粉溶液的制备方法及纸张，能够 在室温下溶解淀粉，提高反应效率，降低成本。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种阳离子淀粉溶液 的制备方法，所述制备方法包括：
[0006] 提供低共熔溶剂；
[0007] 向所述低共熔溶剂中加入原淀粉，在第一预定条件下，使所述原淀粉溶解，以得到 第一溶液；
[0008] 向所述第一溶液中加入阳离子醚化剂和碱性催化剂，在第二预定条件下进行醚化 反应，以得到所述阳离子淀粉溶液。
[0009] 其中，所述提供低共熔溶剂的步骤包括：将尿素和氯化胆碱按预定质量比例在第 三预定条件下混合，以形成低共熔溶剂。
[0010] 其中，所述尿素的质量和所述氯化胆碱的质量之比为2?5 : 1?3。
[0011] 其中，所述第三预定条件为在50摄氏度?70摄氏度的温度下搅拌30?60分钟。
[0012] 其中，向所述第一溶液中加入的所述阳离子醚化剂的质量占所述第一溶液中所述 原淀粉绝干质量的1%?10%，向所述第一溶液中加入的所述碱性催化剂的质量占所述第 一溶液中所述原淀粉绝干质量的1%?5%。
[0013] 其中，所述阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、4-氯-2- 丁烯基三甲 基氯化铵和环氧丙基三甲基氯化铵中的一种，所述碱性催化剂为氢氧化钠。
[0014] 其中，所述第一预定条件为在室温下搅拌。
[0015] 其中，所述第二预定条件为温度是30摄氏度?100摄氏度，反应时间为1小时? 3小时。
[0016] 其中，所述在第二预定条件下进行醚化反应的步骤之后还包括：对所述阳离子淀 粉溶液进行糊化反应，以得到糊化后的所述阳离子淀粉溶液。
[0017] 为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种由添加有由上 述制备方法所制备的阳离子淀粉溶液的纤维浆料所抄造的纸张。
[0018] 其中，所述阳离子淀粉绝干质量占所述纤维浆料绝干质量的0. 5%?1%。
[0019] 本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明采用低共熔溶剂作为原淀 粉的溶剂，低共熔溶剂在室温下能破坏原淀粉颗粒的结晶区域，使原淀粉分子完全溶解，在 低共熔溶剂中对原淀粉进行阳离子化反应时，由于淀粉颗粒的结晶区域已破坏，淀粉分子 可以充分的与阳离子醚化剂接触，增加反应效率，提高淀粉的阳离子取代度，减少能源的损 耗，降低成本。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明一种阳离子淀粉溶液的制备方法一实施方式的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 参阅图1，本发明实施方式提供一种阳离子淀粉溶液的制备方法，包括：
[0022] 步骤101 :提供低共熔溶剂；
[0023] 本发明实施方式的低共恪溶剂（Deep Eutectic Solvent，DES)是由一定化学计量 比的季铵盐和氢键给体（如酰胺、羧酸和多元醇等化合物）组合而成的低共熔混合物，其中 酰胺可为尿素、1-甲基脲、1，3-二甲基脲、1，1_二甲基脲、硫脲、乙酰胺、苯甲酰胺、四甲基 脲、三氟乙酰胺、乙烯脲、Ν，Ν' -丙烯脲等，羧酸可为己二酸、苯甲酸、柠檬酸、丙二酸、草酸、 苯乙酸、苯丙酸、丁二酸、丙三羧酸等，多元醇可为乙二醇、1，4-丁二醇、丙三醇等；本发明 实施方式的低共熔溶剂蒸汽压低、无毒性、可生物降解且溶解性良好；将一定物质的量比的 季铵盐和氢键给体混合并于一定温度下加热搅拌直至形成均一的无色液体，即得到本发明 实施方式的低共熔溶剂。
[0024] 步骤102 :向低共熔溶剂中加入原淀粉，在第一预定条件下，使原淀粉溶解，以得 到第一溶液；
[0025] 本发明实施方式的原淀粉可以采用玉米原淀粉、马铃薯原淀粉、木薯原淀粉、小麦 原淀粉等本领域常见原淀粉；低共熔溶剂室温下可破坏原淀粉颗粒的结晶区域，使原淀粉 分子完全溶解，形成第一溶液；第一预定条件为使原淀粉溶解在低共熔溶剂中的条件，由于 原淀粉很容易在低共熔溶剂中溶解，所以第一预定条件一般是较为温和的条件；
[0026] 步骤103 :向第一溶液中加入阳离子醚化剂和碱性催化剂，在第二预定条件下进 行醚化反应，以得到阳离子淀粉溶液；
[0027] 阳离子醚化剂是环氧氯丙烷与三甲胺盐酸盐反应后，经精制而得到的产物，在造 纸行业主要用来制备阳离子淀粉，它与含有活泼氢的化合物易于发生化学反应而得到含有 季铵基的多种功能化学品，参加反应时可不加碱或加少量碱催化，因此副产物少、工艺操作 简单；碱性催化剂对淀粉的醚化反应起催化作用，可提高淀粉的反应活性，同时它也参与反 应；第二预定条件是原淀粉和阳离子醚化剂发生醚化反应的条件，由于原淀粉在低共熔溶 剂中溶解度高，所以第二预定条件相较于现有的用水溶解原淀粉后发生醚化反应的条件要 温和。
[0028] 区别于现有技术，本发明采用低共熔溶剂作为原淀粉的溶剂，低共熔溶剂在室温 下能破坏原淀粉颗粒的结晶区域，使原淀粉分子完全溶解，在低共熔溶剂中对原淀粉进行 阳离子化反应时，由于淀粉颗粒的结晶区域已破坏，淀粉分子可以充分的与阳离子醚化剂 接触，增加反应效率，提高淀粉的阳离子取代度，减少能源的损耗，降低成本。
[0029] 其中，提供低共熔溶剂的步骤包括：将尿素和氯化胆碱按预定质量比例在第三预 定条件下混合，以形成低共熔溶剂。即本发明实施方式制备低共熔溶剂采用的原料为尿素 和氯化胆碱，第三预定条件为使尿素和氯化胆碱混合的条件，一般情况下，在一定温度下搅 拌使两者完全混合形成无色液体即可。本发明实施方式采用尿素和氯化胆碱制备低共熔溶 剂，制备过程简单，原料来源广泛、无毒性、成本低且溶解性强。
[0030] 其中，尿素的质量和氯化胆碱的质量之比为2?5 : 1?3,例如2 : 1、2 : 3、 5 : 1、5 : 3、或 I : 1 等。
[0031] 其中，第三预定条件为在50摄氏度?70摄氏度的温度下搅拌30?60分钟，例如 温度为50摄氏度、60摄氏度或70摄氏度等，搅拌时间为30分钟、40分钟或60分钟等。
[0032] 其中，向第一溶液中加入的阳离子醚化剂的质量占第一溶液中原淀粉绝干质量的 1%?10%，例如1%、5%或10%等，向第一溶液中加入的碱性催化剂的质量占第一溶液中 原淀粉绝干质量的1 %?5%，例如1 %、3%或5%等。
[0033] 其中，阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、4-氯-2- 丁烯基三甲基氯