一种防油淀粉及其生产工艺和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及精细化工技术领域，具体涉及一种防油淀粉及其生产工艺和应用。
【背景技术】
[0002] 淀粉是一种由葡萄糖组成的天然高分子碳水化合物，具有支链和直链两种结构， 广泛存在于植物的种子、块茎和果实中，是一种可再生、无毒、可生物降解、资源丰富的绿色 产品。淀粉分子上有很多羟基，在一定温度条件下，能吸水膨胀而糊化，具有一定的粘性和 粘着力，在工业上有较广泛的应用。但天然原淀粉因其结构和性能上的缺陷影响了它的广 泛应用。阳离子淀粉是变性淀粉的主要品种之一，与天然原淀粉相比，具有流动性好、粘度 稳定性高、渗透性强、粘结力好等优点，在造纸行业中应用广泛。
[0003] 制备阳离子淀粉的方法主要有湿法和干法。湿法生产用水量大，污染环境，且工艺 生产流程长，干燥能耗高，生产成本高；干法存在淀粉与化学试剂混合不均匀，产品溶解性 差等问题，应用上受到限制。
[0004] 目前，常用的阳离子淀粉的合成方法通常以淀粉、氢氧化钠和阳离子醚化剂为原 料，然后通过调浆、碱化、醚化、中和、洗涤、脱水、干燥等工序加工制得，但是该现有技术得 到的阳离子淀粉并不具备抗油脂作用，适用范围小。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种防油淀粉及其生产工艺和 应用，制得的防油淀粉具有抗油脂作用，可应用于制备防油剂，应用范围广。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现。
[0007] -种防油淀粉，由以下重量份的原料组成： 淀粉 1〇〇份 阳尚子醚化剂 6. 5-8份 液体烧碱 3. 5-6份 硫酸钠 8-12份 环氧丙烷 15-17份 次氯酸钠水溶液 18-23份。
[0008] 优选地，该防油淀粉还包括有亚硫酸钠，用于去除反应后余下的残氯，当检测到氯 离子为〇时，可停止添加亚硫酸钠。
[0009] 优选地，一种防油淀粉，由以下重量份的原料组成： 淀粉 100份 阳离子醚化剂 7份 液体烧碱 4份 硫酸钠 1〇份 环氧丙烷 15. 7份 次氯酸钠水溶液 20份。
[0010] 更优选地，一种防油淀粉，由以下重量份的原料组成： 淀粉 100份 阳离子醚化剂 7. 5份 液体烧碱 5份 硫酸钠 11份 环氧丙烷 16份 次氯酸钠水溶液 20. 5份。
[0011] 其中，所述淀粉为鲜木薯淀粉，灰分为0. 18-0. 2%，水分为12-14%，酸度为12-18， 细度为99-99. 8%，白度为84-88%，粘度为600-800BU，磷含量为0. 01-0. 03%。
[0012] -种防油淀粉的生产工艺，包括以下加工步骤： 步骤（1)、淀粉的阳离子化改性：取阳离子醚化剂、液体烧碱混合均匀，喷入淀粉中，混 合均匀，升温到60-80°C，保温反应0. 5-1. 5h，得阳离子取代度为0. 025-0. 03的阳离子淀 粉。 阳离子醚化剂与液体烧碱反应生成2-3环氯丙基三甲基氯化铵(简称ETA)，ETA与淀粉 反应生成取代度为0. 025-0. 003的阳离子淀粉。
[0013] 在防油剂中添加取代度为0. 025-0. 003的阳离子淀粉，制成的防油剂可应用于制 浆造纸中，在纸浆内湿部添加可提高细小纤维留着率，在纸张表面涂布以提高纸张表面的 平滑度。相比于其他阳离子淀粉，有更好的助留、助滤和提高纸的湿强度的效果，更好的成 纸质量，减少防油剂，降低综合成本。
[0014] 阳离子淀粉的阳离子取代度高于0.003时，其吸水性能增强，制得的阳离子淀 粉为冷水可溶，降低糊化温度，用于表面施胶时降低印刷和书写时的吸墨性能；而阳离子 取代度低于〇. 025时，其吸水性能降低，链节活动能力降低，从而降低淀粉的粘度，降低 了对油的乳化作用，形成的施胶液稳定性较差。本发明的阳离子淀粉的阳离子取代度为 0. 025-0. 03,其吸水性能适中，链节活动能力较强，淀粉的粘度适中，对油的乳化作用好，形 成的施胶液稳定性好，当用作表面施胶时，可提高纸张强度，改善印刷和书写时的吸墨性 能。与此同时，防油淀粉还可提高纸张的表面光滑度，纸张更洁白，提高纸张档次。
[0015] 步骤（2)、醚化改性：将步骤（1)制得的阳离子淀粉与水混合，搅拌均匀，阳离子 淀粉与水的质量比为1:1-1. 2,然后加入硫酸钠，保温至41-42Γ，加入环氧丙烷，保持温度 41 -42 °C，调节pH为11. 3-11. 4，反应15-18h，得到羟丙基淀粉。
[0016] 羟丙基淀粉的流动性好，具有良好的水溶性，快速增稠能力，中等粘度，有较高的 保水性，其糊化温度低于原始的木薯淀粉，冷热黏度变化较原木薯淀粉稳定，羟丙基淀粉用 作造纸表面施胶，使印刷油墨鲜明、均匀，胶膜更光滑减少油墨消耗，并有一定搞拉毛能力， 有利于提高淀粉膜的成膜性。
[0017] 醚化改性需要在21-22波美中反应，浓度高，设备无法运转，浓度低，降低反应效 率，增加生产成本。
[0018] 步骤（3)、氧化改性：将步骤（2)制得的羟丙基淀粉降温至33-35Γ，先加入稀酸， 调节pH为9. 2-9. 5,然后加入次氯酸钠水溶液，保持pH为9. 0-9. 2,反应l-3h，再加入亚硫 酸钠，去除残氯(氯离子含量为零)，中和pH为5. 0-5. 5,旋流洗涤，脱水干燥，得到用于制备 具有抗油脂作用的防油淀粉。
[0019] 氧化反应切断淀粉分子链，降低淀粉分子链长度，在淀粉分子上产生羧基和羰基， 降低淀粉糊粘度，作为造纸表面施胶剂使用时，其粘度合适，改善淀粉成膜性氧化后淀粉的 白度可从原始的88提升到92-94,制得的防油淀粉的白度较高。
[0020] 其中，所述步骤（1)中，阳离子醚化剂为3-氯-2羟丙基三甲基胺氯化物，液体烧 碱的浓度为30%。
[0021] 液体烧碱的浓度高于30%时，淀粉浆会糊化，液体烧碱的浓度低于30%时，调到同 样PH值加入的碱量大，淀粉浆浓度过低，降低反应效率。
[0022] 其中，所述步骤（3)中，所述稀酸是浓度为10%的HC1、H2S04S ΗΝ03，所述次氯酸钠 水溶液中有效氯的含量为10-12%。
[0023] 本发明制得的防油淀粉制成淀粉浆液，调节其质量浓度为5-6%，在恒温恒湿条件 下制备成淀粉膜，淀粉膜的断裂强度为17. 5-19. 2N/mm2,断裂伸长率为4. 2-5. 5%，浆膜吸湿 率为 22. 7-25. 4%。
[0024] 淀粉膜的断裂强度、断裂伸长率高，吸湿性能好，有利于提升纸张的物料性能。将 本发明制得的阳离子接枝淀粉制成淀粉浆液，调整其质量浓度为6%，在恒温恒湿条件下制 备成膜，测得浆膜的断裂强度为17. 5-19. 2N/mm2,断裂伸长率为4. 2-5. 5%，浆膜吸湿率为 22. 7-25. 4%。浆膜的断裂强度、断裂伸长率高，吸湿性能好，有利于提升纸张的抗拉强度、耐 折度等物理指标，成品纸张品质尚。
[0025] 本发明制得的防油淀粉的粘度为1200-1800BU，白度为92-94。
[0026] -种防油淀粉的应用，防油淀粉在防油剂中的质量百分比为30-45%。
[0027] 发明制得的防油淀粉应用在防油剂上，将用防油剂施胶后的纸，进行油滴实验，油 滴从2. 54厘米的高度滴落到待测试纸上，15秒后检查纸的污染情况(用棉球擦试，应无明 显油斑)，形成连续的均匀的淀粉薄膜，不会吸到纸张上，防油性好。
[0028] 该防油淀粉，可用于造纸表面施胶用，有利于提高淀粉膜的强度、韧性、施胶连续 性和保水性等。
[0029] 本发明的有益效果： (1)本发明制得的防油淀粉应用在防油剂上，将用防油剂施胶后的纸，进行油滴实验， 油滴从2. 54厘米的高度滴落到待测试纸上，15秒后检查纸的污染情况(用棉球擦试，应无 明显油斑)，形成连续的均匀的淀粉薄膜，不会吸到纸张上，防油性好。
[0030] (2)本发明的阳离子醚化反应为干法反应，药剂即阳离子醚化剂、液体烧碱与淀 粉直接混合，在半干状态