一种制备磷酸酯淀粉浆料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种淀粉酯衍生物的制备方法，尤其是一种制备磷酸酯淀粉浆料的方法。
【背景技术】
[0002]目前纺织工业中磷酸酯淀粉浆料通常是直接购买淀粉工厂生产的磷酸酯淀粉，加水配制成一定浓度的淀粉乳，加热糊化后，得到了可以用于上浆工艺的磷酸酯淀粉浆料。而淀粉工厂在生产磷酸酯淀粉时可以如采用干法或湿法工艺，常规的湿法工艺为:在35% -42%的淀粉乳中加入淀粉质量的15%磷酸盐混配物和淀粉质量的2%的尿素作为催化剂，并使反应物混合均匀，在温度30-60 °C下，PH值为5.0-6.5的条件下，反应3_10小时，将反应产物固液分离，固体中加入2倍量的2.5%的氯化钠水溶液充分搅拌分散成乳状，再静置浸泡30min，再次固液分离，固体重复进行该处理至少6次，最后用蒸馏水漂洗3次，最后得到的固体干燥后得到磷酸酯淀粉。这种生产过程，生产步骤繁琐，生产成本较高，能耗大，尤其是在磷酸酸酯淀粉的后处理过程中会排放较多的含酸废水，对环境造成污染。而且磷酸酯淀粉是在低于原淀粉的糊化温度下制备的，制备时淀粉呈颗粒状态，会妨碍酯化剂扩散到淀粉颗粒内部，影响酯化剂的反应效率和磷酸酯淀粉的取代度。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种制备磷酸酯淀粉浆料的方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种制备磷酸酯淀粉浆料的方法，包括以下步骤:
[0005](a)在反应器中加入水和原淀粉(其化学结构和性质与存在于原料中时相同)，配制原淀粉质量百分浓度为10% -15%的淀粉乳，所述的原淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉中的至少一种；
[0006](b)在搅拌条件下，向淀粉乳中加入相对于原淀粉质量5% -15%的磷酸酯化试剂和相当于淀粉重量2% -5%的复合催化剂，所述的磷酸酯化试剂为三聚磷酸钠、三偏磷酸钠或焦磷酸钠的至少一种，所述复合催化剂为尿素和次亚磷酸钠，其中尿素的质量为次亚磷酸钠质量的0.5-2倍；
[0007](c)加酸调节pH值在6.0-8.5之间，开启加热，控制反应器温度比相应的原淀粉的糊化完全温度高0-50°C，并且维持该温度至反应结束。
[0008]为了使得进一步提高反应效率高以及磷酸酯淀粉的取代度，本发明采用的进一步地技术方案为:一种制备磷酸酯淀粉浆料的方法，包括以下步骤:
[0009](a)在反应器中加入水和原淀粉(其化学结构和性质与存在于原料中时相同)，配制原淀粉质量百分浓度为12% -14%的淀粉乳，所述的原淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉中的至少一种；
[0010](b)在搅拌条件下，向淀粉乳中加入相对于原淀粉质量7% -10%的磷酸酯化试剂和相当于淀粉重量3% -4%的复合催化剂，所述的磷酸酯化试剂为三聚磷酸钠、三偏磷酸钠或焦磷酸钠的至少一种，所述复合催化剂为尿素和次亚磷酸钠，其中尿素的质量为次亚磷酸钠质量的1-1.5倍；
[0011](C)加稀盐酸或稀硫酸调节pH值在6.5-7.5之间，开启加热，控制反应器温度比相应的原淀粉的糊化完全温度高10-30°C，并且维持该温度至反应结束。
[0012]本发明方法与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0013](I)本发明将淀粉浆料的调浆与磷酸酯淀粉浆料的生产有机结合起来，实现了淀粉浆料的调浆和磷酸酯淀粉浆料的生产的一锅法进行和磷酸酯淀粉浆料的在线生产，得到的磷酸酯淀粉浆料可以直接用于经纱上浆，免除了磷酸酯淀粉在淀粉厂或浆料厂进行专门生产的过程，大幅度节约了生产成本，简化了生产工序，减轻了磷酸酯淀粉生产过程中排放的废水对环境的污染。
[0014](2)由于淀粉浆料在发生磷酸酯化反应时，淀粉处于糊化状态，分子链充分伸展，可与磷酸酯化试剂充分接触，提高了反应的均匀性，显著提高了磷酸酯化试剂的反应效率和磷酸酯淀粉的取代度。
【具体实施方式】
[0015]下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以下所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明。
[0016]实施例1
[0017]称取10kg木薯淀粉(糊化完全温度为70°C )，加入900kg水制成质量百分浓度为10 %的淀粉乳，开动搅拌机搅拌均匀。加入5kg焦磷酸钠、0.67kg尿素、1.33kg次亚磷酸钠，搅拌均匀，然后用5%的稀盐酸溶液调节体系的pH值为7.5-8.5。边搅拌边开起加热，当体系的温度达到70°C后，控制加热，保持在70°C，并在此温度下恒温反应120min。关掉加热，得到的浆液即为在线制备的磷酸酯淀粉浆液。
[0018]取适量上述制备的磷酸酯淀粉浆液，用65% -70%的酒精充分洗涤淀粉浆液，把浆液中未反应的焦磷酸盐洗去，并把磷酸酯淀粉沉淀析出。用钼酸铵溶液检验未反应的焦磷酸盐是否彻底洗去。将析出的磷酸酯淀粉真空低温干燥至恒重。称取适量已干燥至恒重的磷酸酯淀粉样品，测得样品的取代度为0.009，计算得出焦磷酸钠的反应效率为50%。
[0019]取适量上述制备的磷酸酯淀粉浆液，调整其质量浓度为6.0%，用NDJ-79型旋转式黏度计测得其黏度为15.6mPa.s，热黏度稳定性为88.5%。
[0020]取适量上述制备的磷酸酯淀粉浆液，调整其质量浓度为6.0%，在恒温恒湿条件下制备成浆膜，测得浆膜的断裂强度为22.5N/mm2，断裂伸长率为3.8 %，浆膜吸湿率为25.
[0021]取适量上述制备的磷酸酯淀粉浆液，调整其质量浓度为1.0%，测得其对14.5tex纯棉粗纱的黏着力为65.9N，对13tex63/35涤棉粗纱的黏着力为115.8N。
[0022]实施例2
[0023]称取150kg玉米淀粉(糊化完全温度为72°C )，加入850kg水制成质量百分浓度为15%的淀粉乳，开动搅拌机搅拌均匀。加入22.5kg三偏磷酸钠、3.33kg尿素、1.67kg次亚磷酸钠，搅拌均匀，然后用5%的稀盐酸溶液调节体系的pH值为6.0-7.0o边搅拌边开起加热，当体系的温度达到122°C后，控制加热，保持在122°C，并在此温度下恒温反应30min。关掉加热，得到的浆液即为在线制备的磷酸酯淀粉浆液。
[0024]根据实施例1的方法，测得样品的取代度为0.022，计算得出三偏磷酸钠的反应效率为28% ;黏度为16.7mPa.s，热黏度稳定性为91.0%。浆膜的断裂强度为23.2N/mm2，断裂伸长率为3.2 %，浆膜吸湿率为25.4% ;对14.5tex纯棉粗纱的黏着力为68.0N，对13tex63/35涤棉粗纱的黏着力为121.3N。
[0025]实施例3
[0026]称取120kg马铃薯淀粉(糊化完全温度为67°C )，加入880kg水制成质量百分浓度为12%的淀粉乳，开动搅拌机搅拌均匀。加入8.4kg三聚磷酸钠、1.5kg尿素、1.5kg次亚磷酸钠，搅拌均匀，然后用5%的稀硫酸溶液调节体系的pH值为6.5-7.5。边搅拌边开起加热，当体系的温度达到77°C后，控制加热，保持在77°C，并在此温度下恒温反应90min。关掉加热，得到的浆液即为在线制备的磷酸酯淀粉浆液。
[0027]根据实施例1的方法，测得样品的取代度为0.017，计算得出三聚磷酸钠的反应效率为55% ;黏度为17.3mPa.s，热黏度稳定性为87.3%。浆膜的断裂强度为19.5N/mm2，断裂伸长率为4.2%，浆膜吸湿率为23.7%。对14.5tex纯棉粗纱的黏着力为68.3N，对13tex63/35涤棉粗纱的黏着力为110.7N。
[0028]实施例4
[0029]称取140kg马铃薯淀粉(糊化完全温度为67°C )，加入860kg水制成质量百分浓度为14%的淀粉乳，开动搅拌机搅拌均匀。加入14kg三聚磷酸钠、3.36kg尿素、2.24kg次亚磷酸钠，搅拌均匀，然后用5%的稀硫酸溶液调节体系的pH值为6.5-7.5。边搅拌边开起加热，当体系的温度达到97°C后，控制加热，保持在97°C，并在此温度下恒温反应90min。关掉加热，得到的浆液即为在线制备的磷酸酯淀粉浆液。
[0030]根据实施例1的方法，测得样品的取代度为0.025，计算得出三聚磷酸钠的反应效率为57% ;黏度为17.8mPa.s，热黏度稳定性为84.7%。浆膜的断裂强度为19.8N/mm2，断裂伸长率为4.0%，浆膜吸湿率为23.8%。对14.5tex纯棉粗纱的黏着力为65.3N，对13tex63/35涤棉粗纱的黏着力为107.6N。
【主权项】
1.一种制备磷酸酯淀粉浆料的方法，包括以下步骤: (a)在容器中加入水和原淀粉(其化学结构和性质与存在于原料中时相同)，配制原淀粉质量百分浓度为10% -15%的淀粉乳，所述的原淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉中的至少一种。 (b)在搅拌条件下，向淀粉乳中加入相对于原淀粉质量5%-15%的磷酸酯化试剂和相当于原淀粉重量2% -5%的复合催化剂，所述的磷酸酯化试剂为三聚磷酸钠、三偏磷酸钠或焦磷酸钠的至少一种，所述复合催化剂为尿素和次磷酸钠，其中尿素的质量为次亚磷酸钠质量的0.5-2倍； (c)加酸调节pH值在6.0-8.5之间，进行加热，控制反应温度比相应的原淀粉的糊化完全温度高0-50°C，并且维持该温度至反应结束。
2.根据权利要求1所述的制备磷酸酯淀粉浆料的方法，包括以下步骤: (a)在容器中加入水和原淀粉(其化学结构和性质与存在于原料中时相同)，配制原淀粉质量百分浓度为12% -14%的淀粉乳，所述的原淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉中的至少一种。 (b)在搅拌条件下，向淀粉乳中加入相对于原淀粉质量7%-10%的磷酸酯化试剂和相当于原淀粉重量3% -4%的复合催化剂，所述的磷酸酯化试剂为三聚磷酸钠、三偏磷酸钠或焦磷酸钠的至少一种，所述复合催化剂为尿素和次磷酸钠，其中尿素的质量为次亚磷酸钠质量的1-1.5倍； (c)加稀盐酸或稀硫酸调节pH值在6.5-7.5之间，进行加热，控制反应温度比相应的原淀粉的糊化完全温度高10-30°C，并且维持该温度至反应结束。
【专利摘要】本发明公开了一种制备磷酸酯淀粉浆料的方法，包括在反应器中加入水和原淀粉，配制原淀粉质量百分浓度为10％-15％的淀粉乳，在搅拌条件下，向淀粉乳中加入相对于原淀粉质量5％-15％的磷酸酯化试剂和相当于淀粉重量2％-5％的复合催化剂，调节pH值在6.0-8.5之间，开启加热，控制反应器温度比相应的原淀粉的糊化完全温度高0-50℃，反应结束后，得到的浆料即为磷酸酯淀粉浆料，该浆料可以直接用于经纱上浆，免除了磷酸酯淀粉在淀粉厂进行专门生产的过程，大幅度节约了生产成本，简化了生产工序，减轻了磷酸酯淀粉生产过程中排放的废水对环境的污染。
【IPC分类】C08B31-06
【公开号】CN104774273
【申请号】CN201510173689
【发明人】范雪荣, 高卫东, 王强, 徐进
【申请人】江南大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月13日