专利名称：一种大分子疏水酸酐改性淀粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种改性淀粉，特别是涉及一种大分子疏水酸酐改性淀粉及其制备方法，属于淀粉改性及深加工领域。
背景技术：
淀粉是第二大碳水化合物资源，具有可再生性和生物降解性，对环境无污染，在食品、化工、医药等领域应用广泛。淀粉分子中含有大量的羟基，具有很强的反应活性，可以被取代发生酯化或醚化反应。在淀粉中引入活性基团，可以使淀粉性质发生改变，产品在造纸、印刷、食品、化妆品、塑料等领域广泛应用。工业化变性淀粉制备方法通常采用湿法改性技术，是将淀粉分散在水中，形成淀粉乳，然后调节乳液的PH，加入化学试剂进行反应，反应结束后中和、洗涤、干燥，得到变性淀粉。 传统对淀粉进行改性的化学物质其相对分子质量一般不超过1000，这些化学物质很容易与淀粉颗粒发生酯化或醚化反应。随着化学物质分子量的增大，由于空间位阻效应，这些高分子化合物对淀粉的改性越来越难，尤其是在传统的湿法条件下进行改性。
发明内容
为了克服现有小分子物质对淀粉改性存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种采用干法制备工艺的大分子疏水酸酐改性淀粉的制备方法；该方法用相对分子质量为60000 400000的马来酸酐改性聚乙烯(Zemac)对淀粉进行改性，反应稳定，过程环保。本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的改性淀粉。马来酸酐改性聚乙烯(Zemac)，是在聚乙烯分子链上用化学方法修饰少量马来酸酐得到的一种大分子酸酐，其分子量可以通过控制聚乙烯的聚合度来调节。由于聚乙烯具有疏水性质，且疏水部分分子量较大，用ZeMac修饰淀粉，不仅可以大大提高淀粉的疏水性，而且可以解决淀粉与高分子材料的相容性不足等问题，并提高材料强度。此外，将淀粉与高分子物质改性，可在淀粉分子中一步接入大分子官能团，解决传统淀粉接枝共聚改性工艺的复杂性和不可控等缺陷。本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种大分子疏水酸酐改性淀粉的制备方法，包括以下步骤:(I)将淀粉在40°C 80°C的温度下干燥，使淀粉水分质量含量为8% 13% ；(2)在步骤(I)所得的淀粉中喷入稀碱溶液并搅拌，使淀粉与稀碱溶液充分混合均匀，在40°C 80°C的温度下干燥，使淀粉水分质量含量为8% 13% ;所述稀碱溶液为质量浓度1-3%的氢氧化钠溶液；所述稀碱溶液中碱的用量控制在淀粉质量的0.10%
0.80% ；(3)在步骤(2)所得的产物中加入液体马来酸酐改性聚乙烯或以丙酮溶解并稀释的固体马来酸酐改性聚乙烯，捏合机中加热搅拌，使淀粉与疏水酸酐充分均匀混合；马来酸酐改性聚乙烯的相对分子质量为60000 400000，添加量为淀粉干基质量的0.5% 10%;(4)将步骤(3)所得混合物置于密闭反应容器中，于100°C 130°C下反应I 3小时，反应结束后冷却至室温，得到大分子疏水改性淀粉。进一步地，步骤(I)所述淀粉优选为普通玉米淀粉或高链玉米淀粉。步骤(I)、步骤(2)所述干燥采用烘箱干燥或隧道式微波干燥。步骤⑶所述捏合机加热温度为50°C 80°C，搅拌时间为0.5 2小时；转速为20 50rpm。所述马来酸酐改性聚乙烯的马来酸酐质量含量< 0.2%。所述密闭反应容器为耐压的不锈钢干法反应器。所述10(TC 130°C下反应采用高压蒸汽加热实现。一种大分子疏水酸酐改性淀粉，由上述制备方法制得。本发明所得大分子改性淀粉的取代度可根据实际需要轻易地调整在0.0050 0.0213 之间。 本发明的反应原理见如下式(I)和式(2):Starch-OH+OH- — Starch-O^H2O (I)
权利要求
1.一种大分子疏水酸酐改性淀粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将淀粉在40°C 80°C的温度下干燥，使淀粉水分质量含量为8% 13%； (2)在步骤(I)所得的淀粉中喷入稀碱溶液并搅拌，使淀粉与稀碱溶液充分混合均匀，在40°C 80°C的温度下干燥,使淀粉水分质量含量为8% 13% ;所述稀碱溶液为质量浓度1-3%的氢氧化钠溶液；所述稀碱溶液中碱的用量控制在淀粉质量的0.10% 0.80% ; (3)在步骤(2)所得的产物中加入液体马来酸酐改性聚乙烯或以丙酮溶解并稀释的固体马来酸酐改性聚乙烯，捏合机中加热搅拌，使淀粉与疏水酸酐充分均匀混合；马来酸酐改性聚乙烯的相对分子质量为60000 400000，添加量为淀粉干基质量的0.5% 10% ; (4)将步骤(3)所得混合物置于密闭反应容器中，于100°C 130°C下反应I 3小时，反应结束后冷却至室温，得到大分子疏水改性淀粉。
2.根据权利要求1所述大分子疏水酸酐改性淀粉的制备方法，其特征在于:步骤(I)所述淀粉为普通玉米淀粉或高链玉米淀粉。
3.根据权利要求1所述大分子疏水酸酐改性淀粉的制备方法，其特征在于:步骤(I)、步骤(2)所述干燥采用烘箱干燥或隧道式微波干燥。
4.根据权利要求1所述大分子疏水酸酐改性淀粉的制备方法，其特征在于:步骤(3)所述捏合机加热温度为50°C 80°C，搅拌时间为0.5 2小时；转速为20 50rpm。
5.根据权利要求1所述大分子疏水酸酐改性淀粉的制备方法，其特征在于:所述马来酸酐改性聚乙烯的马来酸酐质量含量< 0.2%。
6.根据权利要求1所述大分子疏水酸酐改性淀粉的制备方法，其特征在于:所述密闭反应容器为耐压的不锈钢干法反应器。
7.根据权利要求1所述大分子疏水酸酐改性淀粉的制备方法，其特征在于:所述100°C 130°c下反应采用高压蒸汽加热实现。
8.一种大分子疏水酸酐改性淀粉，其特征在于由权利要求1 8任一项所述制备方法制得。
全文摘要
本发明公开了一种大分子疏水酸酐改性淀粉及其制备方法。该方法先将淀粉干燥，使淀粉水分质量含量为8％～13％；在所得的淀粉中喷入稀碱溶液，混合均匀，干燥，使淀粉水分质量含量为8％～13％；加入液体马来酸酐改性聚乙烯或以丙酮溶解并稀释的固体马来酸酐改性聚乙烯，捏合机中加热搅拌，使淀粉与疏水酸酐充分均匀混合；混合物置于密闭反应容器中，于100℃～130℃下反应1～3小时，反应结束后冷却至室温，得到大分子疏水改性淀粉。所得产物糊化温度降低，产物黏度稳定性提高，解决了淀粉与聚乙烯的相容性问题，Zemac改性淀粉挤出成型物拉伸强度显著提高，在淀粉基生物降解材料具有良好的应用前景。
文档编号C08B31/04GK103224569SQ20131011819
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者黄强, 何小维, 陈韬, 王志刚, 赵建红 申请人:华南理工大学, 广州市浪奇实业股份有限公司