一种邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于淀粉改性的技术领域，具体涉及一种邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法及 应用。
【背景技术】
[0002] 淀粉是一种可再生的天然高分子，来源广泛。淀粉分子链上含有众多羟基功能基， 可通过酯化、醚化和交联反应等改性得到性能优良的淀粉衍生物。由于淀粉及淀粉衍生物 成膜性优良且易降解，环境负担小，故是纺织行业中常用的浆料。涤纶因其具有良好的强 力、耐磨性、挺括性、尺寸稳定性及良好的洗可穿性，在服装面料方面的应用得到愈来愈广 泛。但涤纶是一种典型的疏水性纤维，淀粉浆料对其抱合力和粘附性差，常选用丙烯酸类和 聚乙烯醇类浆料，但其成本高，环境污染严重。因此，开发适合聚酯等疏水性纤维的浆料迫 在眉睫。
[0003] 依据相似相亲原理，研宄者对邻苯二甲酸淀粉进行了少量研宄。文献(华侨大学学 报（自然科学版，25卷1期37-40))报道了可溶性淀粉与邻苯二甲酸酐在N，N-二甲基甲酰 胺溶剂中以无水嘧啶为催化剂，在沸水浴中制备邻苯二甲酸单酯。由于是可溶性的淀粉，文 献没有报道其用途和性能。课题组文献(邻苯二甲酸淀粉酯的制备及其浆纱性能的研宄，硕 士论文）报道了以邻苯二酸酐为酯化剂，利用无水乙醇钠为催化剂，高温利用半溶媒法，合 成了与聚酯纤维结构相似的邻苯二甲酸淀粉酯，具有一定的上浆性能。但取代度和反应效 率较低。
[0004] 在微波辐射作用下的有机反应速率比传统的加热方法快数倍甚至千倍，并可使一 些在常规回流条件下不能被活化而无法进行或难以进行的反应得以发生，且具有操作简 单、时间短、产率高、少用或不用催化剂、反应溶剂或媒介物消耗少，易回收、纯度高、合成路 线短等特点，因此，微波在有机合成中得到广泛应用并迅速发展。本发明将利用微波技术制 备邻苯二甲酸淀粉酯，以期提高取代度和反应速率，得到适合聚酯的淀粉浆料。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是一种邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法及应用。该制备 方法操作方便，工艺简单，溶剂可回收，环保无污染。所制备邻苯二甲酸淀粉酯取代度高，适 用于聚酯织物的上浆，具有良好的应用前景。
[0006] 一种邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，步骤如下： (1) 将原淀粉在20-50°C的水中溶胀5-10min，抽滤后置于冻干机中冻干，粉碎后得到 溶胀原淀粉； (2) 将重结晶的邻苯二甲酸酐分散于丙酮溶液中，然后加入溶胀原淀粉和催化剂，均匀 分散，得到混合液； (3) 将混合液置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于微波反应器中搅拌反应3-10min，将产 物洗涤、烘干、粉碎得到邻苯二甲酸淀粉酯。
[0007] 所述步骤（1)中冻干温度为-20°c，粉碎温度为室温。
[0008] 所述步骤（2)中以50g溶胀原淀粉为基准，需要重结晶邻苯二甲酸酐的量为l~5g， 需要丙酮的用量为40~200mL。
[0009] 所述步骤（2)中的催化剂为无水乙醇钠或无水吡啶，用量为溶胀原淀粉质量的 1~5%〇
[0010] 所述步骤（3)中搅拌反应的转速为200~500转/min，洗涤溶剂为水，洗涤次数为 3~5次。
[0011] 所述步骤（3)中烘干温度为40~50°C，粉碎是在室温下进行。
[0012] 所述步骤（3)中微波功率为200~700w。
[0013] 按照上述邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法制备得到的邻苯二甲酸淀粉酯对纱线进 行浆纱处理方面的应用。
[0014] 本发明的有益效果：本发明利用溶胀一冷冻预处理技术，用热水将淀粉半溶胀，然 后冻干，得到易于酯化剂、催化剂分散的淀粉。将酯化剂和催化剂分散于丙酮溶剂中，加入 预处理后淀粉，用微波技术处理，得到邻苯二甲酸淀粉酯，对聚酯及其混纺织物具有很好的 浆纱性能，是一种环保的适合聚酯的淀粉浆料；方法操作方便，工艺简单，溶剂可回收，环保 无污染；本发明制备邻苯二甲酸淀粉酯，具有较高的取代度和反应速率，适合作为聚酯及共 混产品的浆料，具有良好的应用前景。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0016] 实施例1 本实施例的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，步骤如下： (1) 将原淀粉在20°c水中溶胀5min，抽滤后置于冻干机中-20°c冻干，粉碎； (2) 将重结晶的邻苯二甲酸酐分散于丙酮溶液中，加入冻干粉碎的溶胀玉米淀粉和少 量无水乙醇钠，均匀分散； (3) 将配好的反应物置于三口烧瓶中，于微波反应器中，微波200w，搅拌速度200转/ min，反应3min，将产物洗涤、烘干、粉碎得到邻苯二甲酸淀粉酯，测定其取代度。
[0017] 实施例2 本实施例的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，步骤如下： (1) 将原淀粉在40°c水中溶胀8min，抽滤后置于冻干机中-20°c冻干，粉碎； (2) 将重结晶的邻苯二甲酸酐分散于丙酮溶液中，加入冻干粉碎的溶胀原淀粉和少量 催化剂，均匀分散； (3) 将配好的反应物置于三口烧瓶中，于微波反应器中，微波500w，搅拌速度300转/ min，反应5min，将产物洗涤、烘干、粉碎得到得到邻苯二甲酸淀粉酯，测定其取代度。
[0018] 实施例3 本实施例的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，步骤如下： (1) 将原淀粉在50°c水中溶胀lOmin，抽滤后置于冻干机中-20°c冻干，粉碎； (2) 将重结晶的邻苯二甲酸酐分散于丙酮溶液中，加入冻干粉碎的溶胀玉米淀粉和少 量无水吡啶，均匀分散； (3) 将配好的反应物置于三口烧瓶中，于微波反应器中，微波700w，搅拌速度500转/ min，反应lOmin，将产物洗涤、烘干、粉碎得到邻苯二甲酸淀粉酯，测定其取代度。
[0019] 实施例4 本实施例的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，步骤如下： (1) 将原淀粉在25°c的水中溶胀8min，抽滤后置于-20°c冻干机中冻干，室温粉碎后得 到溶胀原淀粉； (2) 将I g重结晶的邻苯二甲酸酐分散于40 mL丙酮溶液中，然后加入50g溶胀原淀粉 和0. 5g催化剂无水乙醇钠，均匀分散，得到混合液； (3) 将混合液置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于200?微波反应器中于5001'/11^11的条件 下搅拌反应3min，将产物洗涤、40°C烘干、室温粉碎得到邻苯二甲酸淀粉酯。
[0020] 实施例5 本实施例的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，步骤如下： (1) 将原淀粉在30°c的水中溶胀7min，抽滤后置于-20°c冻干机中冻干，室温粉碎后得 到溶胀原淀粉； (2) 将5g重结晶的邻苯二甲酸酐分散于200mL丙酮溶液中，然后加入50g溶胀原淀粉 和2. 5g催化剂无水乙醇钠，均匀分散，得到混合液； (3) 将混合液置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于700?微波反应器中于2001'/11^11的条件 下搅拌反应lOmin，将产物洗涤、50°C烘干、室温粉碎得到邻苯二甲酸淀粉酯。
[0021] 实施例6 本实施例的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，步骤如下： (1) 将原淀粉在45°c的水中溶胀6min，抽滤后置于-20°c冻干机中冻干，室温粉碎后得 到溶胀原淀粉； (2) 将2. 5g重结晶的邻苯二甲酸酐分散于120 mL丙酮溶液中，然后加入溶胀原淀粉和 I. 5g催化剂无水吡啶，均匀分散，得到混合液； (3) 将混合液置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于500?微波反应器中于3001'/11^11的条件 下搅拌反应5min，将产物洗涤、45°C烘干、室温粉碎得到邻苯二甲酸淀粉酯。
[0022] 以18. 2tex聚酯或聚酯混纺纱线为浆纱对象，分别以实施例1~6所制备的邻苯二 甲酸淀粉酯淀粉对纱线进行浆纱处理，将所制备不同取代度的邻苯二甲酸淀粉酯淀粉于水 浴90°C搅拌Ih调制成浓度为1%的浆液，纱线于浆液中二浸二轧，105°C烘干，所得的纱线强 力及毛羽测试结果，如下表所示：
原纱强度17. 9/cN/tex，伸长率10. 3%，毛羽指数10. 23,从表中数据可以看出，与原纱 强度（17. 9/cN/tex)相比，实施例1-6的强度均取得大幅提高。毛羽指数大幅下降，说明毛 羽贴服显著。
【主权项】
1. 一种邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，其特征在于步骤如下： (1) 将原淀粉在20-50°C的水中溶胀5-10min，抽滤后置于冻干机中冻干，粉碎后得到 溶胀原淀粉； (2) 将重结晶的邻苯二甲酸酐分散于丙酮溶液中，然后加入溶胀原淀粉和催化剂，均匀 分散，得到混合液； (3) 将混合液置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于微波反应器中搅拌反应3-10min，将产 物洗涤、烘干、粉碎得到邻苯二甲酸淀粉酯。2. 根据权利要求1所述的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，其特征在于：所述步骤（1)中 冻干温度为-20°C，粉碎温度为室温。3. 根据权利要求1所述的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，其特征在于：所述步骤（2) 中以50g溶胀原淀粉为基准，需要重结晶邻苯二甲酸酐的量为l~5g，需要丙酮的用量为 40~200mL〇4. 根据权利要求1所述的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，其特征在于：所述步骤（2)中 的催化剂为无水乙醇钠或无水吡啶，用量为溶胀原淀粉质量的1~5%。5. 根据权利要求1所述的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法及应用，其特征在于：所述步 骤（3)中搅拌反应的转速为200~500转/min，洗涤溶剂为水，洗涤次数为3~5次。6. 根据权利要求1所述的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，其特征在于：所述步骤（3)中 烘干温度为40~50°C，粉碎是在室温下进行。7. 根据权利要求1所述的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，其特征在于：所述步骤（3)中 微波反应器的功率为200~700w。8. 按照权利要求1~7中任意一项所述的邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法制备得到的邻 苯二甲酸淀粉酯对纱线进行浆纱处理方面的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种邻苯二甲酸淀粉酯的制备方法，将原淀粉在20-50℃的水中溶胀5-10min，抽滤后置于冻干机中冻干，粉碎后得到溶胀原淀粉；将重结晶的邻苯二甲酸酐分散于丙酮溶液中，然后加入溶胀原淀粉和催化剂，均匀分散，得到混合液；将混合液置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于微波反应器中搅拌反应3-10min，将产物洗涤粉碎得到邻苯二甲酸淀粉酯。对聚酯及其混纺织物具有很好的浆纱性能，是一种环保的适合聚酯的淀粉浆料；方法操作方便，工艺简单，溶剂可回收，环保无污染；本发明制备邻苯二甲酸淀粉酯，具有较高的取代度和反应速率，适合作为聚酯及共混产品的浆料，具有良好的应用前景。
【IPC分类】D06M101/32, D06M15/11, C08B31/04
【公开号】CN104892778
【申请号】CN201510322949
【发明人】周伟涛, 武宗文, 黄海涛, 李俊礼, 周培文, 崔世忠
【申请人】中原工学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日