专利名称：高纯度羧甲基淀粉钠及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于高分子材料精细化工领域，尤其是涉及高纯度羧甲基淀粉 钠的制备与应用。
背景技术：
随着我国国民经济的发展，羧甲基淀粉钠的用途越来越广，年需求量 不断增加。可作为乳化剂、增稠剂、分散剂、稳定剂、上浆剂、成膜剂、 保水剂等，应用在石油、纺织、日化、巻烟、造纸、建筑、食品、医药 等工业领域。
传统的羧甲基淀粉钠的制备工艺一般是将NaOH —次性完全投入到溶 剂中制成氢氧化钠溶液，再将淀粉投入NaOH溶液中先经碱化过程，然后再 加入醚化剂-氯乙酸进行羧甲基化合反应，最后加入醋酸进行中和，干燥处 理后得到产品。根据碱化过程中所用的溶剂介质不同，分为水溶媒法、有 机溶媒法、半固法、固法等方法。
上述制备羧甲基纤维素钠的各种方法均存在不足之处，具体而言主要 表现在以下几个方面
(1) 水溶媒法
在用水作为反应介质时，由于在生产中先加入淀粉，而后加入氢氧化 钠进行碱化，并加入氯乙酸进行醚化反应，没有洗涤过程，所以所获产品 含盐量高，且操作繁杂，醚化剂利用率低，产率也不高。
(2) 有机溶媒法由于淀粉在碱化及醚化反应中，均用低碳醇作为溶剂及媒介，所以制 得产品呈颗粒状，且溶剂消耗量大，烘干时间长，物料颜色黄，生产成本 高。
(3)半固法
用少量醇作为反应介质，将淀粉和醇搅拌均匀后加入碱液，然后加入 氯乙酸进行反应，反应完后冷却，经真空干燥后制得产品。该法产生的粗 品较多，反应不均匀，性能不稳定。
(4)固法
将液碱按配方要求喷淋于淀粉中，在捏合机中捏合均匀，得到碱化淀 粉，再与氯乙酸发生醚化反应，制得产品。该法工艺过程简单，反应不很 均匀，取代度低，产品在粉碎过程中产生较大消耗，增加成本。
由上述工艺制备的羧甲基纤维素钠的纯度为75%左右、取代度为1.0 左右，产品收率(投进的淀粉量与出的羧甲基淀粉钠产品的比值)0.85、 每吨羧甲基纤维素钠消耗溶剂75KG左右。由于纯度低，所以应用行业受到 限制，如印染、石油等行业就无法使用。
发明内容
本发明的目的之一是克服上述羧甲基淀粉钠制备工艺的不足，在传统 的羧甲基淀粉钠制备工艺的基础上进行改进，提供一种高纯度羧甲基淀粉 钠的恒式等级反应生产方法。
本发明的另一目的是提供一种由这种工艺制备的高纯度羧甲基淀粉钠。
本发明同时提供这种高纯度羧甲基淀粉钠的应用。
为达到上述目的，本发明高纯度羧甲基淀粉钠的制备工艺如下包括传统的碱化、醚化和中和过程，其特征在于，在上述过程中采用了恒式等 级反应工艺技术方法。
所谓恒式等级反应工艺技术方法是，淀粉在反应釜内进行碱化和醚化
过程中，严格保持稳定的反应温度、搅拌时间和搅拌速度；加入有机溶剂 后，将半粉半颗粒状产品充分搅拌完全分散于有机溶剂中，脱去溶剂形成 粉状产品。
本发明具体步骤如下
第一步向反应釜内注入浓度为90%的乙醇160 180份，同时投入NaOH 40 45份，升温至30 4(TC，恒温条件下连续搅拌15 30min制成氢氧化 钠溶液；
第二步取120-130份淀粉用软水湿润后投入上述反应釜内，在30 4(TC恒温条件下连续搅拌60min，进行碱化；
第三步碱化完后，抽真空再向反应釜内投入浓度为95%的氯乙酸30 40份，连续搅拌20min，然后升温到54± TC恒温连续搅拌30 40min进 行一次醚化反应，再升温至65土rC，恒温连续搅拌50 60min进行二次 醚化反应；
第四步醚化反应完后，降温至30 4(TC时，再加入浓度为50%的醋 酸5-8份，搅拌15-25min进行中和反应，使pH值达到6. 5 7. 5，然后出 料，出料后通过离心机脱去溶剂得到半粉半颗粒状物料； '
第五步将第四步得到的半粉半颗粒状物料投入另一个注有170 190 份浓度为80%乙醇的反应釜内，搅拌洗涤30 45min，使半粉半颗粒状物料 完全分散于乙醇中，然后经离心机脱去瘠剂，烘干得到成品。上述制备高纯度羧甲基淀粉钠生产方法的优选方案是
第一步向反应釜内注入浓度为90%的乙醇170份，同时投入NaOH42 份，升温至40。C，恒温条件下连续搅拌15min制成NaOH溶液；
第二步取125份淀粉用软水湿润后投入反应釜内，在3(TC恒温条件 下连续搅拌60min，进行碱化；
第三步碱化完后，抽真空再向反应釜内投入浓度为95%的氯乙酸35 份，连续搅拌20min，然后升温到54土rC恒温连续搅拌40min进行一次醚 化反应，再升温至65士rC，恒温连续搅拌55min进行二次醚化反应；
第四步醚化反应完后，降温至30。C时，再加入浓度为50%的醋酸5.5 份，搅拌20min迸行中和反应，使pH值达到7.0，然后出料，出料后通过 离心机脱去溶剂得到颗粒状物料；
第五步将第四步得到的半粉半颗粒状物料投入另一个注有190份浓 度为80%乙醇的反应釜内，搅拌洗涤45min，使半粉半颗粒状物料完全分散 于乙醇中，然后经离心机脱去溶剂，烘干得到成品。
上述的两个反应釜均为犁式反应釜，反应搅拌速度为120转/分。
由上述工艺制备的羧甲基淀粉钠纯度高达90-99%，取代度高达1. 3 — 1.9。在印染、纺织、食品、造纸、陶瓷、石油等领域得到应用。
本发明的优点是
(l)在传统工艺用有机溶剂生产的基础上，采用犁式反应釜进行反应， 此反应釜内设有高速运转的飞刀，具有破碎作用，将所产生的颗粒状物料 进行高速搅拌，使物料得到充分搅拌和粉碎分散在有机溶剂中，离心干燥， 直接获得粉状产品，提高了反应效率，减少了粉碎工序环节，极大的降低 了生产成本。(2) 所采用的淀粉提前用软水湿润配制成浆状，在碱化和醚化过程中 反应更加充分，避免了颗粒的大量产生。
(3) 碱化和醚化反应过程，是在一个反应釜内进行，工人操作简单。
(4) 增加了先进的脱溶设备(G-500离心机)进行脱溶，脱溶后再干 燥，生产时间短，提高了工作效率。并且生产过程中不参加反应的有机溶 剂能够循环利用，降低了溶剂消耗，能耗低，不存在"三废"的排放。
(5) 在反应完脱去溶剂后，增加了洗涤步骤，去除反应副产物氯化钠、 醋酸钠等，大大提高了产品的纯度，扩大了应用领域，比如印染、食品 等。
本发明技术方案生产的高纯度甲基淀粉钠通过检测，纯度高达90-99%、 取代度高达1. 3 — 1. 9，产品收率高达2. 0左右，每吨消耗溶剂仅40KG左 右，应用行业更广等优点。
本发明生产的高纯度羧甲基淀粉钠是淀粉经醚化反应制成的水溶性 离子型功能高分子，具有螯合、离子交换、絮凝、增稠、乳化、吸水、粘 附等多种功能。经过多家单位使用和试验，验证这种产品具有增稠、乳化、 螯合和絮凝等多种功能，广泛应用于石油、涂料、洗涤剂、建材、纺织、 造纸、医药、食品、陶瓷、印染等领域。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做更详尽的描述，但不限于此。 实施例1
依次进行下述步骤进行高纯度羧甲基淀粉钠的制备 第一步..向反应釜内注入浓度为90%的乙醇160份，同时投入NaOH40 份，升温至35。C，恒温条件下连续搅拌15min制成NaOH溶液；第二步取120份淀粉用软水湿润后投入反应釜内，在35"C恒温条件 下连续搅拌60min，进行碱化；
第三步碱化完后，抽真空再向反应釜内投入浓度为95%的氯乙酸30 份，连续搅拌20min，然后升温到54士rC恒温连续搅拌35min进行一次醚 化反应，再升温至65土rC，恒温连续搅拌50min进行二次醚化反应；
第四步醚化反应完后，降温至3(TC时，再加入浓度为50%的醋酸5 份，搅拌15min进行中和反应，使pH值为7. 5时出料，出料后通过离心机 脱去溶剂得到半粉半颗粒状物料；
第五步将第四步得到的半粉半颗粒状物料投入另一个注有170份浓 度为80%乙醇的反应釜内，搅拌洗涤30min，使半粉半颗粒状物料完全分散 于乙醇中，然后经离心机脱去溶剂，烘干得到成品。
实施例2
依次进行下述步骤进行高纯度羧甲基淀粉钠的制备
第一步向反应釜内注入浓度为90%的乙醇170份，同时投入NaOH43 份，升温至35。C，恒温条件下连续搅拌18min制成NaOH溶液；
第二步取125份淀粉用软水湿润后投入反应釜内，在34。C恒温条件 下连续搅拌60min，进行碱化；
第三步碱化完后，抽真空再向反应釜内投入浓度为95%的氯乙酸35 份，连续搅拌20min，然后升温到54土rC恒温连续搅拌40min进行一次醚 化反应，再升温至65土rC，恒温连续搅拌52min进行二次醚化反应；
第四步醚化反应完后，降温至35。C时，再加入浓度为50%的醋酸6 份，搅拌15min进行中和反应，使pH值为6.8，然后出料，出料后通过离 心机脱去溶剂得到半粉半颗粒状物料；第五步将第四步得到的半粉半颗粒状物料投入另一个注有180份浓 度为80%乙醇的反应釜内，搅拌洗涤45min，使半粉半颗粒状物料完全溶于 乙醇中，然后经离心机脱去溶剂，烘干得到成品。
实施例3
依次进行下述步骤进行高纯度羧甲基淀粉钠的制备
第一步向反应釜内注入浓度为90%的乙醇175份，同时投入NaOH45 份，升温至30。C，恒温条件下连续搅拌25min制成NaOH溶液；
第二步取130份淀粉用软水湿润后投入反应釜内，在40。C恒温条件 下连续搅拌60min，进行碱化；
第三步碱化完后，抽真空再向反应釜内投入浓度为95%的氯乙酸40 份，连续搅拌20min，然后升温到54土rC恒温连续搅拌40min进行一次醚 化反应，再升温至65士rC，恒温连续搅拌60min进行二次醚化反应；
第四步醚化反应完后，降温至3(TC时，再加入浓度为50%的醋酸7 份，搅拌20min进行中和反应，使pH值为6.5，然后出料，出料后通过离 心机脱去溶剂得到半粉半颗粒状物料；
第五步将第四步得到的半粉半颗粒状物料投入另一个注有190份浓 度为80%乙醇的反应釜内，搅拌洗涤45min，使半粉半颗粒状物料完全分散 于乙醇中，然后经离心机脱去溶剂，烘干得到成品。
实施例4
依次进行下述步骤进行高纯度羧甲基淀粉钠的制备 第一步向反应釜内注入浓度为90%的乙醇180份，同时投入NaOH45 份，升温至3(TC，恒温条件下连续搅拌15min制成NaOH溶液；
第二步取128份淀粉用软水湿润后投入反应釜内，在4(TC恒温条件下连续搅拌60min，进行碱化；
第三步碱化完后，抽真空再向反应釜内投入浓度为95%的氯乙酸38 份，连续搅拌20min，然后升温到54士rC恒温连续搅拌40min进行一次醚 化反应，再升温至65土rC，恒温连续搅拌55min进行二次醚化反应；
第四步醚化反应完后，降温至32。C时，再加入浓度50%的醋酸7份， 搅拌25min进行中和反应，使pH值为6.5，然后出料，出料后通过离心机 脱去溶剂得到半粉半颗粒状物料；
第五步将第四步得到的半粉半颗粒状物料投入另一个注有190份浓 度为80%乙醇的反应釜内，搅拌洗涤30min，使颗粒状物料完全分散于乙醇 中，然后经离心机脱去溶剂，烘干得到成品。
权利要求
1、一种高纯度羧甲基淀粉钠的制备方法，它包括碱化、醚化和中和过程，其特征在于，在上述过程中采用了恒式等级反应工艺。
2、 如权利要求1所述的高纯度羧甲基淀粉钠的制备方法，其特征在于，所述的恒式等级反应工艺是，淀粉在反应釜内进行碱化和醚化过程中，严格保持稳定的反应温度、搅拌时间和搅拌速度；加入有机溶剂后，将半粉 半颗粒状产品充分搅拌完全分散于有机溶剂中，脱去溶剂形成粉状产品。
3、 如权利要求1或2所述的高纯度羧甲基淀粉钠的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤第一步向反应釜内注入浓度为90%的乙醇160 180份，同时投入NaOH 40 45份，升温至30 40卩，恒温条件下连续搅拌15 30min制成氢氧化 钠溶液；第二步取120-130份淀粉用软水湿润后投入上述反应釜内，在30 4(TC恒温条件下连续搅拌60min，进行碱化；第三步碱化完后，抽真空再向反应釜内投入浓度为95%的氯乙酸30 40份，连续搅拌20min，然后升温到54土rC恒温连续搅拌30 40min进 行一次醚化反应，再升温至65士rC，恒温连续搅拌50 60min进行二次 醚化反应；第四步醚化反应完后，降温至30 40。C时，再加入浓度为50%的醋 酸5-8份，搅拌15-25min进行中和反应，使pH值达到6. 5 7. 5，然后出 料，出料后通过离心机脱去溶剂得到半粉半颗粒状物料；第五步将第四步得到的半粉半颗粒状物料投入另一个注有170 190 份浓度为80%乙醇的反应釜内，搅拌洗涤30 45min，使半粉半颗粒状物料 完全分散于乙醇中，然后经离心机脱去溶剂，烘干得到成品；上述份数均指重量份数；上述两个反应釜均为犁式反应釜，反应搅拌速度为120转/分。
4、 如权利要求3所述的高纯度羧甲基淀粉钠的制备方法，其特征在于， 该方法包括以下步骤-第一步向反应釜内注入浓度为90%的乙醇170份，同时投入NaOH42 份，升温至4(TC，恒温条件下连续搅拌15min制成NaOH溶液；第二步取125份淀粉用软水湿润后投入反应釜内，在30。C恒温条件 下连续搅拌60min，进行碱化；第三步碱化完后，抽真空再向反应釜内投入浓度为95%的氯乙酸35 份，连续搅拌20min，然后升温到54土rC恒温连续搅拌40min进行一次醚 化反应，再升温至65士rC，恒温连续搅拌55min进行二次醚化反应；第四步醚化反应完后，降温至30。C时，再加入浓度为50%的醋酸5. 5 份，搅拌20min进行中和反应，使pH值达到7.0，然后出料，出料后通过 离心机脱去溶剂得到颗粒状物料；第五步将第四步得到的半粉半颗粒状物料投入另一个注有190份浓 度为80%乙醇的反应釜内，搅拌洗涤45min，使半粉半颗粒状物料完全分散 于乙醇中，然后经离心机脱去溶剂，烘干得到成品；上述份数均指重量份数；上述的两个反应釜均为犁式反应釜，反应搅拌速度为120转Z分。
5、 一种由权利要求l方法制备的高纯度羧甲基淀粉钠，其特征在于，其纯 度为90-99%,取代度为1. 3 — 1. 9。
6、 由权利要求l方法制备的高纯度羧甲基淀粉钠在在印染、纺织、食品、 造纸、陶瓷和石油领域中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种高纯度羧甲基淀粉钠及其制备方法和应用，它主要是淀粉在反应釜内进行碱化和醚化过程中，严格保持稳定的反应温度、搅拌时间和搅拌速度；加入有机溶剂后，将半粉半颗粒状产品充分搅拌完全分散于有机溶剂中，脱去溶剂形成粉状产品。制备的羧甲基淀粉钠纯度高达90-99％，取代度高达1.3-1.9，扩大了印染、纺织、食品、造纸、陶瓷、石油等应用领域。
文档编号C08B31/12GK101585883SQ20091001641
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者张双剑, 滕圣泉 申请人:山东一滕化工有限公司