一種防油淀粉及其生產(chǎn)工藝和應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及精細化工技術領域，具體涉及一種防油淀粉及其生產(chǎn)工藝和應用。
【背景技術】
[0002] 淀粉是一種由葡萄糖組成的天然高分子碳水化合物，具有支鏈和直鏈兩種結構， 廣泛存在于植物的種子、塊莖和果實中，是一種可再生、無毒、可生物降解、資源豐富的綠色 產(chǎn)品。淀粉分子上有很多羥基，在一定溫度條件下，能吸水膨脹而糊化，具有一定的粘性和 粘著力，在工業(yè)上有較廣泛的應用。但天然原淀粉因其結構和性能上的缺陷影響了它的廣 泛應用。陽離子淀粉是變性淀粉的主要品種之一，與天然原淀粉相比，具有流動性好、粘度 穩(wěn)定性高、滲透性強、粘結力好等優(yōu)點，在造紙行業(yè)中應用廣泛。
[0003] 制備陽離子淀粉的方法主要有濕法和干法。濕法生產(chǎn)用水量大，污染環(huán)境，且工藝 生產(chǎn)流程長，干燥能耗高，生產(chǎn)成本高；干法存在淀粉與化學試劑混合不均勻，產(chǎn)品溶解性 差等問題，應用上受到限制。
[0004] 目前，常用的陽離子淀粉的合成方法通常以淀粉、氫氧化鈉和陽離子醚化劑為原 料，然后通過調漿、堿化、醚化、中和、洗滌、脫水、干燥等工序加工制得，但是該現(xiàn)有技術得 到的陽離子淀粉并不具備抗油脂作用，適用范圍小。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中的上述不足，提供一種防油淀粉及其生產(chǎn)工藝和 應用，制得的防油淀粉具有抗油脂作用，可應用于制備防油劑，應用范圍廣。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)。
[0007] -種防油淀粉，由以下重量份的原料組成： 淀粉 1〇〇份 陽尚子醚化劑 6. 5-8份 液體燒堿 3. 5-6份 硫酸鈉 8-12份 環(huán)氧丙烷 15-17份 次氯酸鈉水溶液 18-23份。
[0008] 優(yōu)選地，該防油淀粉還包括有亞硫酸鈉，用于去除反應后余下的殘氯，當檢測到氯 離子為〇時，可停止添加亞硫酸鈉。
[0009] 優(yōu)選地，一種防油淀粉，由以下重量份的原料組成： 淀粉 100份 陽離子醚化劑 7份 液體燒堿 4份 硫酸鈉 1〇份 環(huán)氧丙烷 15. 7份 次氯酸鈉水溶液 20份。
[0010] 更優(yōu)選地，一種防油淀粉，由以下重量份的原料組成： 淀粉 100份 陽離子醚化劑 7. 5份 液體燒堿 5份 硫酸鈉 11份 環(huán)氧丙烷 16份 次氯酸鈉水溶液 20. 5份。
[0011] 其中，所述淀粉為鮮木薯淀粉，灰分為0. 18-0. 2%，水分為12-14%，酸度為12-18， 細度為99-99. 8%，白度為84-88%，粘度為600-800BU，磷含量為0. 01-0. 03%。
[0012] -種防油淀粉的生產(chǎn)工藝，包括以下加工步驟： 步驟（1)、淀粉的陽離子化改性：取陽離子醚化劑、液體燒堿混合均勻，噴入淀粉中，混 合均勻，升溫到60-80°C，保溫反應0. 5-1. 5h，得陽離子取代度為0. 025-0. 03的陽離子淀 粉。 陽離子醚化劑與液體燒堿反應生成2-3環(huán)氯丙基三甲基氯化銨(簡稱ETA)，ETA與淀粉 反應生成取代度為0. 025-0. 003的陽離子淀粉。
[0013] 在防油劑中添加取代度為0. 025-0. 003的陽離子淀粉，制成的防油劑可應用于制 漿造紙中，在紙漿內濕部添加可提高細小纖維留著率，在紙張表面涂布以提高紙張表面的 平滑度。相比于其他陽離子淀粉，有更好的助留、助濾和提高紙的濕強度的效果，更好的成 紙質量，減少防油劑，降低綜合成本。
[0014] 陽離子淀粉的陽離子取代度高于0.003時，其吸水性能增強，制得的陽離子淀 粉為冷水可溶，降低糊化溫度，用于表面施膠時降低印刷和書寫時的吸墨性能；而陽離子 取代度低于〇. 025時，其吸水性能降低，鏈節(jié)活動能力降低，從而降低淀粉的粘度，降低 了對油的乳化作用，形成的施膠液穩(wěn)定性較差。本發(fā)明的陽離子淀粉的陽離子取代度為 0. 025-0. 03,其吸水性能適中，鏈節(jié)活動能力較強，淀粉的粘度適中，對油的乳化作用好，形 成的施膠液穩(wěn)定性好，當用作表面施膠時，可提高紙張強度，改善印刷和書寫時的吸墨性 能。與此同時，防油淀粉還可提高紙張的表面光滑度，紙張更潔白，提高紙張檔次。
[0015] 步驟（2)、醚化改性：將步驟（1)制得的陽離子淀粉與水混合，攪拌均勻，陽離子 淀粉與水的質量比為1:1-1. 2,然后加入硫酸鈉，保溫至41-42Γ，加入環(huán)氧丙烷，保持溫度 41 -42 °C，調節(jié)pH為11. 3-11. 4，反應15-18h，得到羥丙基淀粉。
[0016] 羥丙基淀粉的流動性好，具有良好的水溶性，快速增稠能力，中等粘度，有較高的 保水性，其糊化溫度低于原始的木薯淀粉，冷熱黏度變化較原木薯淀粉穩(wěn)定，羥丙基淀粉用 作造紙表面施膠，使印刷油墨鮮明、均勻，膠膜更光滑減少油墨消耗，并有一定搞拉毛能力， 有利于提高淀粉膜的成膜性。
[0017] 醚化改性需要在21-22波美中反應，濃度高，設備無法運轉，濃度低，降低反應效 率，增加生產(chǎn)成本。
[0018] 步驟（3)、氧化改性：將步驟（2)制得的羥丙基淀粉降溫至33-35Γ，先加入稀酸， 調節(jié)pH為9. 2-9. 5,然后加入次氯酸鈉水溶液，保持pH為9. 0-9. 2,反應l-3h，再加入亞硫 酸鈉，去除殘氯(氯離子含量為零)，中和pH為5. 0-5. 5,旋流洗滌，脫水干燥，得到用于制備 具有抗油脂作用的防油淀粉。
[0019] 氧化反應切斷淀粉分子鏈，降低淀粉分子鏈長度，在淀粉分子上產(chǎn)生羧基和羰基， 降低淀粉糊粘度，作為造紙表面施膠劑使用時，其粘度合適，改善淀粉成膜性氧化后淀粉的 白度可從原始的88提升到92-94,制得的防油淀粉的白度較高。
[0020] 其中，所述步驟（1)中，陽離子醚化劑為3-氯-2羥丙基三甲基胺氯化物，液體燒 堿的濃度為30%。
[0021] 液體燒堿的濃度高于30%時，淀粉漿會糊化，液體燒堿的濃度低于30%時，調到同 樣PH值加入的堿量大，淀粉漿濃度過低，降低反應效率。
[0022] 其中，所述步驟（3)中，所述稀酸是濃度為10%的HC1、H2S04S ΗΝ03，所述次氯酸鈉 水溶液中有效氯的含量為10-12%。
[0023] 本發(fā)明制得的防油淀粉制成淀粉漿液，調節(jié)其質量濃度為5-6%，在恒溫恒濕條件 下制備成淀粉膜，淀粉膜的斷裂強度為17. 5-19. 2N/mm2,斷裂伸長率為4. 2-5. 5%，漿膜吸濕 率為 22. 7-25. 4%。
[0024] 淀粉膜的斷裂強度、斷裂伸長率高，吸濕性能好，有利于提升紙張的物料性能。將 本發(fā)明制得的陽離子接枝淀粉制成淀粉漿液，調整其質量濃度為6%，在恒溫恒濕條件下制 備成膜，測得漿膜的斷裂強度為17. 5-19. 2N/mm2,斷裂伸長率為4. 2-5. 5%，漿膜吸濕率為 22. 7-25. 4%。漿膜的斷裂強度、斷裂伸長率高，吸濕性能好，有利于提升紙張的抗拉強度、耐 折度等物理指標，成品紙張品質尚。
[0025] 本發(fā)明制得的防油淀粉的粘度為1200-1800BU，白度為92-94。
[0026] -種防油淀粉的應用，防油淀粉在防油劑中的質量百分比為30-45%。
[0027] 發(fā)明制得的防油淀粉應用在防油劑上，將用防油劑施膠后的紙，進行油滴實驗，油 滴從2. 54厘米的高度滴落到待測試紙上，15秒后檢查紙的污染情況(用棉球擦試，應無明 顯油斑)，形成連續(xù)的均勻的淀粉薄膜，不會吸到紙張上，防油性好。
[0028] 該防油淀粉，可用于造紙表面施膠用，有利于提高淀粉膜的強度、韌性、施膠連續(xù) 性和保水性等。
[0029] 本發(fā)明的有益效果： (1)本發(fā)明制得的防油淀粉應用在防油劑上，將用防油劑施膠后的紙，進行油滴實驗， 油滴從2. 54厘米的高度滴落到待測試紙上，15秒后檢查紙的污染情況(用棉球擦試，應無 明顯油斑)，形成連續(xù)的均勻的淀粉薄膜，不會吸到紙張上，防油性好。
[0030] (2)本發(fā)明的陽離子醚化反應為干法反應，藥劑即陽離子醚化劑、液體燒堿與淀 粉直接混合，在半干狀態(tài)