一种辐照化学复合变性淀粉的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于变性淀粉技术领域，具体涉及一种辐照化学复合变性淀粉的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 变性淀粉粘合剂是为改善淀粉的性能、扩大其应用范围，利用物理、化学或酶法处 理，在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和淀粉颗粒性质，从而改变淀粉的 糊化温度、热粘度及其稳定性等特性，使其更适合纸和纸板粘合剂应用的要求。变性淀粉粘 合剂的粘结强度高、纸板挺度大、不吸潮变软、无腐蚀、无污染、使用成本低等优点，正被越 来越多的纸箱生产企业所采用。但现有变性淀粉粘合剂初始糊化温度偏高，一般都大于60 °C，将淀粉喷洒在湿纸或纸板上之后，在烘缸中随着温度逐渐升高，水分逐渐蒸发而减少， 随着水分的减少，使得初始糊化温度偏高的淀粉胶化变得困难，从而降低其对纸或纸机的 剥离强度，出现粘缸。
[0003] 降低糊化温度方式是使淀粉大分子裂解聚合度下降，糊化时淀粉颗粒容易溶胀破 裂，可以通过辐照、加入氧化剂、酶化剂、酸水解等降低淀粉分子链的方法实现，当前，已有 一些关于降低开发糊化温度低的变性淀粉的研究：中国博士论文"马铃薯淀粉γ -射线辐照 效应研究"提到，采用50-400kGy剂量辐照处理后马铃薯淀粉溶解度和酸度显著增加，膨胀 度则显著减小，糊化温度和淀粉糊粘度逐渐降低；中国硕士论文"低分子量淀粉的制备、表 征及性能研究"通过柠檬酸和剪切的作用制备了分子链相对较短低分子量淀粉，熔融温度 变低。中国专利（专利号：201010296678.0)公开了一种在冷水中制备低糊化温度淀粉的生 产方法，以淀粉浆为起始原料，20-30°C冷水中制备，采用"酯化-酯化"湿法双酯化变性工艺 生产，从而得到具有低糊化温度的变性淀粉。从公开文献中我们可以了解到，目前降低淀粉 糊化温度的方法大都是采用单一的化学或者物理处理方法，淀粉糊化温度降低有限，采用 湿法变性很少能使糊化温度降到45°C以下。且辐照、酸解等降低淀粉分子链的方法在降低 淀粉糊化温度时，由于淀粉分子量的减小和降解，淀粉的粘度和稳定性受到了影响，其作为 粘合剂使用时性能不佳。而采用单一酯化变性，由于淀粉整体分子链比较大，暴露的羟基较 少，影响了乙酰基的接入，通过辐照后酯化的方式，淀粉经辐射处理后淀粉链断裂，暴露更 多的羟基数目，接入的乙酰基基团比较多，酯化反应充分有效。
【发明内容】
[0004] 为了解决淀粉粘合剂如何在低糊化温度下仍然具有强粘结力、糊液稳定性好的技 术问题，满足造纸、纺织等行业应用的需要，本发明提供一种辐照化学复合变性淀粉的制备 方法。
[0005] 本发明辐照化学复合变性淀粉的制备方法为:采用6()C〇Y-射线对原淀粉进行辐照 处理，再对辐照变性淀粉进行化学酯化处理，得到复合变性淀粉。
[0006] 优选地，具体制备工艺步骤如下：
[0007] (1)采用6()C〇Y-射线对原淀粉进行辐照处理，辐照量为2-12KGY，辐照温度为35-70 °C，辐照时间为l_2.5h;
[0008] (2)将辐照淀粉分散于水中，加入催化剂，于38-50°C下边搅拌边加入原淀粉的重 量份0.02-0.2倍的酯化剂；
[0009] (3)保持38-50°C反应l_2h后，加入稀酸至pH值为6 · 0-6 · 7;
[0010] (4)过滤、水洗、烘干，即得到成品。
[0011]优选地，所述步骤1)中6()C〇Y-射线辐照量为2.2-4KGY。
[0012]优选地，所述步骤2)中酯化剂的用量为原淀粉的0.04-0.15倍。
[0013]优选地，所述步骤2)中的酯化剂为醋酸乙烯。
[0014]优选地，所述步骤2)中水的用量为原淀粉的1.0-1.5倍。
[0015]优选地，所述步骤2)中催化剂的用量为原淀粉的0.0卜0.05倍。
[0016] 优选地，所述步骤2)中的催化剂为碳酸钠、氢氧化钠或氢氧化钾的一种或多种。
[0017] 优选地，所述步骤3)中的稀酸为盐酸、硫酸或冰醋酸的一种。
[0018] 优选地，所述步骤1)中的原淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉或马铃薯淀粉的一种。
[0019] -种辐照化学复合变性淀粉作为粘合剂在纸或纸板层间的用途，其特征在于，上 述制备所得的辐照化学复合变性淀粉，在纸和纸板层间作为喷淋粘合剂使用。
[0020] 本发明技术原理：
[0021] 采用6()C〇Y-射线辐照处理，淀粉在6()C〇Y-射线辐射作用下产生的自由基引发淀粉 大分子裂解，聚合度下降，峰值粘度、表观粘度、糊化温度、冷糊的凝沉性都有所降低;醋酸 酯淀粉又称乙酰化淀粉，是在碱性条件下淀粉与醋酸酐、醋酸乙烯、醋酸等酯化剂反应生 成。与原淀粉相比，酯化后的淀粉，其黏度、溶解度、膨胀度、透明度、持水能力和冻融稳定性 得到了提高，糊化温度和凝沉性有所降低。本发明以醋酸乙烯作为酯化剂与辐照后的淀粉 反应，得到醋酸酯淀粉(又称乙酰化淀粉），在辐射淀粉中接入少量的乙酰基团，可以阻止或 减少了直链分子之间的氢键结合，从而使淀粉糊化温度降低、热稳定性增加，凝沉性减弱， 6%浓度的糊液放置一个月后的粘度与放置前基本保持一致。同时淀粉酯化后使淀粉分子 量增加，粘度得到提高，采用先辐照后酯化的顺序，弥补 6<)C〇Y-射线处理时的粘度缺失。且在 淀粉分子链上引入了亲水性的乙酰基基团，增加淀粉溶解度，进一步降低糊化温度。
[0022]本发明的有益效果：
[0023]①采用辐照化学复合变性工艺，降低糊化温度，糊化温度为43~46°C，适合在低温 糊化的生产领域中应用;②产品糊液稳定性好，6%浓度的糊液放置一个月后的粘度与放置 前基本保持一致;③对辐照淀粉调浆进行化学变性处理，使得淀粉的粘结力进一步提高。④ 采用先辐照后酯化的顺序，避免了接入的乙酰基团受到辐照而断裂，同等条件下接入乙酰 基团的反应效率高，保证了淀粉的粘度和稳定性。⑤采用醋酸乙烯作为酯化剂代替常用的 醋酸酐，解决了醋酸酐不稳定，加入淀粉浆后浆液pH值下降快，反应过程中比较难控制pH值 的问题，解决了醋酸酐水解速度快，在反应过程中的水解损失大，影响反应效率的问题。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例对本发明进行详细的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分 实施例，而不是全部的实施例。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范 围。
[0025] 实施例1
[0026] 采用6()C〇Y-射线对木薯淀粉进行辐照处理，其中辐照剂量2KGY，辐照时间lh，辐照 温度38°C。
[0027] 取经辐照后的木薯淀粉500g分散于650mL水中（内含5g碳酸钠），于38°C下边搅拌 边加入醋酸乙烯20g，保持38°C反应lh后，用稀盐酸中和pH值至6.0,过滤、水洗、烘干，即得 到成品。
[0028] 实施例2
[0029]采用6()C〇Y-射线对木薯淀粉进行辐照处理，其中辐照剂量4KGY，辐照时间1.5h，辐 照温度40°C。
[0030] 取经辐照后的木薯淀粉500g分散于550mL水中，加入10g氢氧化钠、碳酸钠混合物 作为催化剂，于40°C下边