一种高取代、高分子阳离子淀粉及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及造纸化学品领域，具体是一种高取代、高分子阳离子淀粉及其连续流 态化清洁制造方法。
【背景技术】
[0002] 高取代、高分子阳离子淀粉是最近几年逐渐推出的新型湿部造纸化学品，它的阳 离子度超出普通造纸用阳离子淀粉将近一倍，它的粘度也比普通的阳离子淀粉超出一倍以 上。这种特性使得它非常适用于高填料纸以及高再生纤维比例的纸张。现有的高取代阳离 子淀粉和高分子淀粉的生产手段大多为湿法，例如专利CN102796202A、CN102587197A，反应 中止后需经水洗、过滤、烘干等程序，为间歇式，反应效率低、时间长、能耗高、废水量大、污 染严重。
【发明内容】
[0003] 为解决目前生产高取代、高分子阳离子淀粉的同时避免反应效率低、时间长、能耗 高、废水量大、污染严重的问题，本发明提出了一种高取代、高分子阳离子淀粉及其制备方 法，本发明的阳离子度高，且有一定交联，应用于高速纸机可以明显提高细小纤维与填料的 留着率，提高灰份以及表面强度，节能降耗，减轻纸厂三废污染。
[0004] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种高取代、高分子阳离子淀粉的阳离子取 代度为0.04-0.06。
[0005] 本发明的阳离子淀粉利用淀粉连续蒸煮设备在130°C条件下蒸煮配置成5%浓度 的淀粉糊液，在50°C状态下，糊液粘度大于500mPa. s。
[0006] 本发明所述的高取代、高分子阳离子淀粉的制备方法为以下步骤：
[0007] (1)先将阳离子化试剂与阳离子活化催化剂预混合活化3~20min，优选为5~ IOmin，然后与原淀粉连续计量高速混合，得到混合物料，pH调整为10~12,优选pH为10~ 11，含水量为15%~30%，优选为15%~20%，在10°C~90°C条件下，优选为20°C~50°C，将 混合物料与复合型粉体助流剂连续输入带有绞龙的管道式反应器进行粉体流态化反应，流 动时间为10~80min，优选为40~70min，得到阳离子化淀粉；助流剂添加量为0.1 %~ 0.15% ,
[0008] 阳离子化试剂与阳离子活化催化剂的摩尔比为1:0.5~2.0,优选为1:0.7~1.5， 原淀粉与阳离子化试剂的摩尔比为1: 〇. 05~0.08，优选为1:0.055~0.07。
[0009] 所述的原淀粉选自玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉，马铃薯淀粉中的一种或几种， [0010]所述的阳离子化试剂选自3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三甲基氯化铵、 二乙胺基乙基氯、4-氯_2_ 丁烯基二甲基氯化铵、β-氯丙基二甲基氯化铵、烷基氨乙基氯 化物、乙撑亚胺中的一种或几种，
[0011]所述的阳离子活化催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钠、氧化钙、碳酸钠中 的一种或几种。
[0012]所述的复合型粉体助流剂选自滑石粉、纳米碳酸钙、沸石、超细高岭土、超细硫酸 钡中的一种或几种，使用量为混合物料质量的〇. 05%-0.2%，优选为0.1 %-0.15%。
[0013] (2)将阳离子化中间产品经气流干燥后，7K含量为5%~10%，优选为5%~8%，在 反应体系中加入高分子交联剂，经连续计量高速混合后，pH调整为9~12，优选pH为10~11， 连续输入带有绞龙的管道式反应器中，在80°C~130°C条件下进行粉体流态化反应，优选温 度为100°C~110°C，流动时间为30~120min，优选为40~60min，得到一种高取代、高分子阳 离子淀粉。
[0014] 阳离子化淀粉与高分子交联剂的摩尔比为1:0.001~0.01，优选为1:0.001-0.005〇
[0015] 所述的高分子交联剂选自三偏磷酸钠、三氯氧磷、环氧氯丙烷、丙烯醛中的一种或 几种。
[0016] 步骤（1)和（2)中连续计量高速混合设备为犁刀式封闭高速混合器，转速为300~ 1000 rpm0
[0017] 本发明的生产工艺采用带有高速混合装置的进行连续流态管道化反应，通过阳离 子化试剂与阳离子活化催化剂预混合以及控制反应体系含水量解决了混合均匀性和质量 稳定性等关键技术难题，添加一定量的助流剂使粉体物料具备了一定流动性，通过连续准 确计量、连续投料、连续高速混合、连续反应、连续出料，解决了全过程流态化问题。该工艺 生产成本低，无三废，且设备投资省，反应效率高，易于工业化，属绿色清洁生产工艺。
[0018] 本发明通过连续流态化清洁制造工艺制得，产品阳离子度高，且有一定交联，利用 淀粉连续蒸煮设备蒸煮的淀粉糊液粘度高。
[0019] 作为优选，连续流态管道化反应步骤后有气流干燥步骤、调整pH值步骤和/或添加 增效试剂步骤等后处理，得到产品。
[0020] 本发明所述的高取代、高分子阳离子淀粉作为助剂，在高非木浆和废纸浆造纸上 的应用。本发明产品主要针对我国造纸行业以草浆和废纸浆造纸为主，纤维短、保水值高、 杂化学物质含量高等特点，本发明采用分子设计的方法合成，通过提高阳离子取代度提高 助留助滤效果，通过适度交联提高稳定性和纸张表面强度，产品设计合理针对性强。
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0022] (1)本发明的淀粉为高取代、高分子阳离子淀粉；
[0023] (2)本发明工艺过程无废水污染，且能耗低、反应时间短、效率高、产品连续化产 出，大大降低了生产成本；
[0024] (3)本发明为高非木浆和废纸浆造纸提供一种助滤、助留效果好，保证纸张强度的 专用助剂。
【具体实施方式】
[0025] 下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例中所用原料 均可市购，份数为重量份，浓度均为重量百分比浓度。
[0026] 实施例1
[0027] (1)将浓度为30 %的氢氧化钾40份与浓度为50 %的4-氯-2-丁烯基三甲基氯化铵 60份预混合活化3min后，与500份玉米淀粉(摩尔比分别为0.21:0.16: 2.65)-起经犁刀式 高速混合设备连续计量高速混合，转速为300rpm，pH值控制在10左右，温度控制在10°C，反 应体系含水量为20~22%，与复合型粉体助流剂(滑石粉、超细碳酸钙质量1:1)0.5份一起 经过IOmin连续管道化反应，反应产物为阳离子化淀粉1，阳离子取代度为0.046;
[0028] (2)将阳离子化淀粉1在管道中经气流干燥，水分控制在5%~8 %，然后加入三偏 磷酸钠0.8份(原淀粉与高分子交联剂的摩尔比1:0.001)，经连续计量高速混合后，继续连 续输入带有绞龙的管道式反应器中，并调节PH值(3%浓度下测定)为10,然后管道升温至80 °C进行粉体流态化连续反应，反应120min后得到一种高取代、高分子阳离子淀粉1。
[0029]经气流干燥，后处理，过筛，包装得本发明产品1。
[0030] 实施例2
[0031