专利名称：：淀粉类溶液及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种溶液，更具体地说，本发明涉及一种淀粉类溶液，同时，本发明还涉及一种所述淀粉类溶液的制备方法。
背景技术：
：目前，淀粉是造纸工业中最流行的、用量最大的非纤维有机物。它广泛应用于纸、纸板生产和加工的许多环节，如湿部(增强、助留、助滤)、层间喷淋、表面施胶、涂布胶粘剂、瓦楞纸板粘结以及其他加工操作中的粘结。其中表面施胶用淀粉量最大，约占造纸淀粉总用量的三分之二。淀粉分子式为(C6Hu)05)n，是由a-葡萄糖縮聚而成的高聚物。由于淀粉的高分子结构，致使在制备淀粉水溶液时形成极高的粘度，因而常常无法直接使用。淀粉中含有羟基等亲水基团，使得淀粉在空气中极易吸潮，在空气中的微生物的作用下发生变质。糊精是淀粉水解产生分子量不同的各种中间产物的混合物。糊精暴露于空气中，在微生物的作用下，会产生发酵等微生物反应，导致异味或霉变等。上述淀粉类产品存在贮存期短、使用后有异味等不足。淀粉变性是指采用物理方法(如淀粉通过热、机械、施放射线或高频率辐射法进行处理)、化学方法(如淀粉通过酸、碱、氧化剂或各种反应性化合物进行处理)以及生物化学方法，使淀粉的结构(包括淀粉分子的二级结构、三级结构和官能团结构)、物理性质和化学性质改变，从而得到特定性能和用途的淀粉产品(变性淀粉)。变性淀粉是重要的造纸化学品，在我国，由于起步晚，大多数变性淀粉产品为低档次的普通变性淀粉(其化学结构的改变是通过淀粉的断链、局部封端等方法获得)。变性淀粉在造纸行业的使用方法是将变性淀粉加水后加热，通过搅拌制成溶液(作施胶剂用)，再加入其它原料和助剂后直接进行造纸涂布工序的施胶作业。但是，使用后给纸制品带来抗水性、强度、留着度等方面的缺陷。我国造纸工业的产品结构要向高档新闻纸、书刊印刷纸、信息用纸、办公用纸、过滤用纸(比如汽车工业滤纸)等中高档用纸方向发展，这就要求大力发展中高档的淀粉类产品来适应造纸工业的需要。现有变性淀粉的功能单一，综合性能有待提高，不能完全满足造纸行业中对淀粉性能的要求。采用复合或多元变性生产工艺来生产复合型和新功能型的变性淀粉，是变性淀粉技术发展的趋势。另据申请人调研，国内目前尚无将物理法和化学法这两种变性方法有机地进行结合，以对变性淀粉进行二次加工，从而提高其综合性能的相关技术方案。
发明内容针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可提高纸制品性能和使用寿命的淀粉类溶液，其组方经济，功能持久；同时提供一种该淀粉类溶液的制备方法，该方法工艺简单，使用设备少。本发明提供了一种淀粉类溶液，它包括如下组分变性淀粉200300重量份聚乙烯醇4050重量份溶剂450550重量份所述的溶剂为水或乙醇。该淀粉类溶液的制备方法为在200300重量份的变性淀粉中加入450550重量份的溶剂进行溶解后，加入4050重量份的聚乙烯醇，并加温至9(TC，搅拌均匀，溶剂为水或乙醇，即可制得所述的淀粉类溶液。为能简洁说明问题起见，以下对本淀粉类溶液均简称为本溶液。变性淀粉在本溶液中起到控制溶液粘度及增强溶液稳定性的作用，是调节溶液性能及稳定性的关键组分。聚乙烯醇(简称PVA)为白色粉末，是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物，PVA的重要特性是它完全溶于水，具有优良的成膜性能；对纤维和填料有良好粘接力。另，PVA还具有以下性能独特的皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具有的耐水性。变性淀粉与聚乙烯醇配合使用(两者为物理混合)，主要是为了保持溶液具有适中的粘度，使得溶液既易于留驻在所要处理的表面，又不致于粘度过大影响溶液的渗透性，这样，可以保证本溶液具有适当的粘度、适当的留存度和良好的附着力；也可以减少空气在本溶液中的溶解循环过程，降低空气在本溶液中的溶解量，破坏微生物生存的条件，一定程度上阻碍了微生物分解淀粉的发酵过程，延长了本溶液的贮存期。本溶液对纸制品进行表面施胶处理后，可提高纸制品的挺度、耐破度，有效降低孔径、保持良好的透气度，且使用后无异味，纸制品的尺寸稳定性和表面强度可得到显著的改善。由于纸制品的物理指标(透气度、最大孔径、耐破度、挺度等)和抗水功能得以提高，这样，就提高了纸制品的性能和使用寿命。作为本发明的改进，本溶液的组分还包括对甲苯磺酸水溶液5575重量份甲醛60100重量份所述对甲苯磺酸水溶液的重量百分比浓度为15%,甲醛的重量百分比浓度为37%。该溶液的制备方法为还包括在制得的所述淀粉类溶液中加入5575重量份的对甲苯磺酸水溶液、60100重量份的甲醛，并搅拌均匀，所述对甲苯磺酸水溶液的重量百分比浓度为15%，甲醛的重量百分比浓度为37%。该溶液的物理化学性质为溶液外观白色乳状液运力粘度200300mPa-s贮存温度25aC180天使用温度130°C固化温度130°C15分钟挥发性无挥发可燃性不可燃pH66.5甲醛的用途非常广泛，它是最简单的醛，通常把它归为饱和一元醛，但它又相当于二元醛。在与弱氧化剂的反应中，每摩尔的HCHO最多可还原出4摩尔的Ag或2摩尔的氧化亚铜，这都是乙醛还原能力的两倍，故甲醛又像二元醛。对甲苯磺酸水溶液广泛用于合成医药、农药、聚合反应的稳定剂及有机合成(酯类等)的催化剂，也用作医药、涂料的中间体和树脂的固化剂。甲醛中的醛基与变性淀粉和聚乙烯醇中的羟基在酸性环境中发生了醛醇縮合反应。对甲苯磺酸水溶液为醛醇縮合反应提供了酸性环境。在对甲苯磺酸催化下，半縮醛反应式为H—0—R1R—C—OR15半縮醛的生成是羰基在酸催化下的亲核加成反应。縮醛反应式为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>半縮醛在酸性催化下，可以失去一水分子，形成一个碳正离子，然后再与另一分子醇作用，最后生成稳定的縮醛。实验证明，在反应完全后，由于羟基为过量，甲醛被完全消耗，不会残留于溶液中；同时聚乙烯醇的粘度得到了有效的调节。在甲醛、对甲苯磺酸水溶液的综合作用下，变性淀粉和聚乙烯醇中的羟基因醛醇縮合反应而大量减少，从而改变了变性淀粉及其水解产物的多糖或低聚糖结构，大大减少了微生物反应所需的反应物，破坏了微生物反应所需的环境，降低了发生微生物反应并导致本溶液变质的可能性。这样，进一步延长了本溶液的贮存期，减少了贮存过程中产生异味的可能性；同时，因羟基的减少，可以降低本溶液对纸制品进行表面施胶处理后的成膜膜层的亲水性，使得膜层表面不易吸潮，进一步提高了膜层在潮湿环境下的稳定性，从而使纸制品在潮湿环境下也能保持较好的挺度和耐破度；另外，因羟基的减少，改变了膜层中的糖的结构，这些因素会减少使用本溶液后出现异味的可能。这样，就进一步提高了纸制品的性能和使用寿命。综上所述，本溶液的组方经济，功能持久，综合性能较高(如贮存期长，使用后无异味，具有适当的粘度、适当的留存度和良好的附着力，对纸制品的性能和使用寿命可起到较显著的提高作用)，用途广泛；本溶液的制备方法，其工艺简单，使用设备少。本溶液是将物理法和化学法这两种变性方法有机地进行结合，以对变性淀粉进行二次加工的有益尝试，从而提高了其综合性能。本溶液的直接用途(对纸制品比如汽车工业滤纸、其它过滤材料比如无纺布和玻璃纤维等进行施胶处理，可提高产品的挺度、耐破度，有效降低其孔径，并保持其良好的透气度)和间接用途(作为各种涂料和粘接剂的主要原料，作为纺织棉纱和布匹的处理剂，作为塑料、污水处理等领域的化工助剂使用)广泛，适应性强，工业化应用没有障碍。本溶液中的变性淀粉、聚乙烯醇、乙醇、对甲苯磺酸水溶液、甲醛均为市售品。图1是现有变性淀粉溶液与本发明实施例3所述本溶液的拉曼光谱分析结果。具体实施例方式以下通过下面给出的实施例可以进一步清楚地了解本发明。但它们不是对本发明的限定。实施例1:在200克的变性淀粉中加入450克的水进行溶解后，加入40克的聚乙烯醇，并加温至9(TC，搅拌均匀(连续搅泮3min)，最后，加入55克的对甲苯磺酸水溶液、60克的甲醛，并搅拌均匀(连续搅拌3min)，变性淀粉采用氧化淀粉，对甲苯磺酸水溶液的重量百分比浓度为15%,甲醛的重量百分比浓度为37%，即可制得本溶液。实施例2:在250克的变性淀粉中加入500克的水进行溶解后，加入45克的聚乙烯醇，并加温至9(TC，搅拌均匀(连续搅拌3min)，最后，加入60克的对甲苯磺酸水溶液、80克的甲醛，并搅拌均匀(连续搅拌3min)，变性淀粉采用氧化淀粉，对甲苯磺酸水溶液的重量百分比浓度为15%，甲醛的重量百分比浓度为37%，即可制得本溶液。实施例3:在300克的变性淀粉中加入550克的乙醇进行溶解后，加入50克的聚乙烯醇，并加温至9(TC，搅拌均匀(连续搅拌3min)，最后，加入75克的对甲苯磺酸水溶液、IOO克的甲醛，并搅拌均匀(连续搅拌3min)，变性淀粉采用氧化淀粉，对甲苯磺酸水溶液的重量百分比浓度为15%，甲醛的重量百分比浓度为37%，即可制得本溶液。参见图1，上下方的线条分别为现有变性淀粉溶液与本发明实施例3所述本溶液的拉曼光谱分析结果。从图1中可以看出，现有变性淀粉溶液与本溶液的特征峰位置基本相同，这表明两溶液的特征基团基本相同，区别仅在于特征峰的强度，而现有变性淀粉溶液中特征峰的强度大于本溶液中特征峰的强度，这表明两溶液中特征基团的数目不同，前者的特征基团的数目较多，后者的特征基团的数目较少。再通过相关资料和图1进行对比判断，上述两种溶液的特征基团均包括羟基。因此，现有变性淀粉溶液的羟基基团明显要多于本溶液的羟基基团。7由于现有变性淀粉溶液的羟基基团较多，主要为多糖或低聚糖结构，因此该溶液暴露在空气中很不稳定，贮存或使用后在微生物作用下会出现发霉、发臭等变化。而本溶液的羟基基团数量较少，改变了多糖或低聚糖结构，大大减少了微生物反应所需的反应物，因而稳定性较高、贮存期较长。以内燃机空气滤清器使用的滤纸(以下简称为滤纸)为例，其用现有变性淀粉溶液和本溶液分别处理后的物理指标检测结果见表1。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>需要说明的是，表1中的现有溶液为现有变性淀粉溶液。从表1中可以看出，使用现有变性淀粉溶液处理的滤纸与使用本溶液处理的滤纸相比较，后者的物理指标得以显著提高。实施例4:在200克的变性淀粉中加入450克的水进行溶解后，加入40克的聚乙烯醇，并加温至90'C，搅拌均匀(连续搅拌3min)，变性淀粉采用氧化淀粉，即可制得本溶液。实施例5:在250克的变性淀粉中加入500克的水进行溶解后，加入45克的聚乙烯醇，并加温至9(TC，搅拌均匀(连续搅拌3min)，变性淀粉采用氧化淀粉，即可制得本溶液。实施例6:在300克的变性淀粉中加入550克的乙醇进行溶解后，加入50克的聚乙烯醇，并加温至9(TC，搅拌均匀(连续搅拌3min),变性淀粉采用氧化淀粉，即可制得本溶液。权利要求1、淀粉类溶液，它包括如下组分变性淀粉200～300重量份聚乙烯醇40～50重量份溶剂450～550重量份所述的溶剂为水或乙醇。2、根据权利要求1所述的淀粉类溶液，其特征在于它的组分还包括对甲苯磺酸水溶液5575重量份甲醛60100重量份所述对甲苯磺酸水溶液的重量百分比浓度为15%，甲醛的重量百分比浓度为37%。3、权利要求1所述的淀粉类溶液的制备方法，其特征在于在200300重量份的变性淀粉中加入450550重量份的溶剂进行溶解后，加入4050重量份的聚乙烯醇，并加温至卯。C，搅拌均匀，溶剂为水或乙醇，即可制得所述的淀粉类溶液。4、根据权利要求3所述的淀粉类溶液的制备方法，其特征在于还包括在制得的所述淀粉类溶液中加入5575重量份的对甲苯磺酸水溶液、60100重量份的甲醛，并搅拌均匀，所述对甲苯磺酸水溶液的重量百分比浓度为15%,甲醛的重量百分比浓度为37%。全文摘要本发明涉及一种淀粉类溶液及其制备方法。本溶液有200～300重量份的变性淀粉、40～50重量份的聚乙烯醇、450～550重量份的溶剂，所述溶剂为水或乙醇；改进的本溶液还有55～75重量份的对甲苯磺酸水溶液、60～100重量份的甲醛，对甲苯磺酸水溶液的重量百分比浓度为15％，甲醛的重量百分比浓度为37％。制备方法为传统的混合、加温搅拌方法。本溶液的组方经济，功能持久，综合性能较高(如贮存期长，使用后无异味，具有适当的粘度、适当的留存度和良好的附着力，可提高纸制品的挺度、耐破度，有效降低其孔径，保持其良好的透气度，对纸制品的性能和使用寿命可起到较显著的提高作用)，用途广泛；本溶液的制备方法，其工艺简单，使用设备少。文档编号C08L3/04GK101503529SQ200910116339公开日2009年8月12日申请日期2009年3月16日优先权日2009年3月16日发明者昊吴,邹宜哲,郭长友申请人:昊吴