新型表面施胶淀粉的制备及应用

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本文采用醋酸乙烯酯、丙烯腈对玉米氧化淀粉进行改性,制备新型表面施胶淀粉,即氧化醋酸酯淀粉、氧化氰乙基淀粉和氧化乙酰氰乙基淀粉。探讨了改性剂的用量、反应体系pH值、反应时间和反应温度对氧化醋酸酯淀粉与氧化氰乙基淀粉的取代度及反应效率的影响。研究了醋酸乙烯酯和丙烯腈的用量及配比对氧化乙酰氰乙基淀粉的含氮量与乙酰基含量的影响。采用IR、SEM、DSC和X-射线衍射对改性淀粉的结构和性能进行了表征。通过与氧化淀粉的施胶效果进行比较,分析了改性淀粉的表面施胶性能,同时,研究了改性淀粉的取代度及表面施胶液的浓度和表面施胶纸张各性能指标间的关系。 实验得出了制备新型表面施胶淀粉的较佳工艺条件。在水介质中,当醋酸乙烯酯用量为8%,反应体系pH为9,反应温度为30℃,反应时间为60min时,得到的氧化醋酸酯淀粉取代度为0.104,反应效率达到69.33%。水体系中,丙烯腈用量为9%,反应体系pH为9,反应温度为30℃,反应时间为4h时,制备的氧化氰乙基淀粉取代度为0.072,反应效率为26.17%。以水为介质,反应体系pH为9,反应温度为30℃,醋酸乙烯酯和丙烯腈的总用量相对于氧化淀粉的质量百分比为6%,醋酸乙烯酯与丙烯腈的质量比分别为1∶2、1∶1和2∶1时,得到的氧化乙酰氰乙基淀粉即可具有很好的表面施胶性能。 IR、SEM、DSC和X-射线衍射分析表明,在酯化或醚化过程中,改性淀粉中确实引入了醋酸酯基或腈基,结构发生了变化,酯化或醚化反应主要发生在淀粉的无定性区,得到的新型表面施胶淀粉都具有和氧化淀粉一样的晶型结构和聚集态结构,且具有比氧化淀粉更低的玻璃化温度和更高的热稳定性。 表面施胶试验结果表明,低取代度的氧化醋酸酯淀粉比氧化淀粉的表面施胶效果更好,低取代度的氧化氰乙基淀粉和氧化乙酰氰乙基淀粉都具有比氧化淀粉和氧化醋酸酯淀粉更好的表面施胶性能。对于低取代度的氧化醋酸酯淀粉和氧化氰乙基淀粉而言,提高取代度,有利于提高改性淀粉的表面施胶性能。增加表面施胶液的浓度,可使表面施胶纸张的各项性能指标显著提高。若要获得和氧化淀粉相当的施胶效果,可大大降低新型表面施胶淀粉的用量,从而降低生产成本,获得较高的经济效益。由表面施胶试验结果可知,低取代度的氧化醋酸酯淀粉、氧化氰乙基淀粉和氧化乙酰氰乙基淀粉都是性能优良的新型表面施胶淀粉,值得大力推广。
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