淀粉在造纸工业中的应用越来越广泛，已成为造纸的第三大原料。在造纸精细化学品中，淀粉及变性淀粉用量占80％～90％(以重量计)，它的使用以几乎贯穿整个造纸领域。当前两性淀粉的研究主要集中在磷酸季铵型两性淀粉和羧酸季铵型两性淀粉两大类。 对于磷酸型两性淀粉的制备与生产，目前国内外主要是沿用对原淀粉先用湿法进行季铵盐阳离子醚化，再用干法来引入磷酸根阴离子的制备工艺。目前国内市场上的两性淀粉都是用该工艺生产的，已经相当成熟。但该工艺对设备的要求较高，一定要同时有干、湿法两条生产线。 目前两性淀粉生产主要是以外加型反应试剂引入阴离子功能团，在混合有机溶剂的介质中反应提高其取代度。但有机溶剂污染与高回收成本造成了该工艺的一大弊端。 本研究提出一种新的两性淀粉生产工艺，即完全在湿法条件下，利用交联—氧化—醚化反应合成羧酸型季铵盐两性淀粉。该方法首先利用交联反应，使淀粉分子量增加，再通过氧化反应引入羧基基团，最后通过阳离子醚化反应引入季铵盐基团。与前人的研究相比，取消了干法生产工艺，增加了一段交联反应，提高了淀粉分子量，以弥补氧化反应对淀粉分子链的破坏和继而引起分子量降低的问题，以满足造纸湿端的应用效果。 本研究确定了制备两性淀粉的新工艺和最佳反应条件。研究结果表明：交联反应的条件为0.16％三氯氧磷，反应温度30℃，反应时间1小时，pH值11.0；氧化反应的条件为3％次氯酸钠，反应温度37℃，反应时间2.5～3小时，pH值9.0；醚化反应的条件为6％醚化剂，反应温度40℃，反应时间16小时，pH值11.0，合成的羧酸季铵盐两性淀粉的羧基离子取代度和季铵盐离子取代度分别为0.016和0.032。 在合成过程中提出了用粘度来控制调节反应程度的新工艺，即用氧化反应和阳离子醚化反应分别控制阴、阳离子取代度，同时控制两性淀粉50℃粘度与原淀粉50℃粘度一致的情况下，就可保证其使用效果不变。 在测量两性淀粉的阴、阳离子取代度时，提出了一种新胶体滴定法，并分别归纳出阳性标准聚合物量与阳离子取代度和阴性标准聚合物量与阴离子取代度的线性关系。使用内插法可得两性淀粉的阴阳离子取代度。与传统的两性淀粉取代度测量方法相比，新胶体滴定法对设备要求简单，避免了处理测试样品时功能基团的变化造成的测量偏差，更能反应样品的实际取代度。 在造纸湿端的工业化应用研究中，按照实际的造纸生产要求，来规定和设计抄实验的工艺参数。研究表明：羧酸季铵盐两性淀粉具有比较优良的使用性能。如在浓纸浆中添加羧酸季铵盐两性淀粉，具有优良的增强效果：对未漂硫酸盐木浆的耐破指数、回收浆的环压指数和漂白化学浆的裂断长都有显著的帮助。 本研究工作主要创新之处可以概况为以下几项： (1)提出两性淀粉生产新工艺，在没有添加任何有机溶剂的条件下，全过程仅仅采用湿法生产两性淀粉。该新工艺具有以下四方面的优点： ●无须干法生产线，减少了设备投资 ●生产工艺简单 ●降低了生产成本 ●消除了有机溶剂回收环节所造成的环境污染。 (2)对布拉邦德曲线测量的传统工艺规程进行了改进，提高了交联淀粉粘度测量准确度。 (3)两性淀粉新制备工艺路线的三个主要步骤如下： ●使用交联反应提高淀粉分子量 ●再进行氧化反应，引入阴离子基团 ●最后阳离子醚化，同时控制最终产品粘度与国外品牌两性淀粉Cato3210一致 (4)提出新胶体滴定法测量两性淀粉的阴、阳离子取代度 本研究提出方法避免了测量过程中阴阳离子的再次反应，不会变更淀粉原有的取代度，故更能反映两性淀粉取代度的实际结果。 (5)进行了工业化应用研究，按照实际造纸生产工艺，规定和设计抄片实验的工艺参数 变性淀粉在我国的研究历史不长，与国外的差距较大，特别是在应用方面的研究几乎是空白。本课题对该两性淀粉从合成到性能进行系统研究，为它的应用提供了理论基础，因而具有重要的理论和现实意义。