變性淀粉

改變性質的淀粉

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工業變性淀粉

一、工業變性淀粉在紡織工業上的應用

淀粉資源豐富,經過適當的改性可制成可生物降解、環境友好的產品而用于紡織行業。工業變性淀粉在紡織工業中的應用主要在三個方面:經紗上漿、印花糊料和絲綢印花糊料。

紡織漿紗用的工業變性淀粉,目前主要是酸解淀粉、氧化淀粉、尿素淀粉、磷酸酯淀粉等,還有少量的醋酸酯淀粉和復合工業變性淀粉。這些品種,都難以百分之百替代化學漿料PVA(聚乙烯醇),尤其是在高枝紗產品的上漿上。PVA由于其不可降解性,人們逐漸在紡織漿料中少用甚至不用,國外已有類似的產品面市,相信在國內工業變性淀粉行業人士的努力下,是完全可以開發出該產品的。工業變性淀粉漿料在紡織上的開發應用,近年來在我國發展很快。紡織漿料中70%是淀粉類。目前工業變性淀粉占淀粉漿料的40%。

紡織工業用工業變性淀粉第一代為酸解淀粉、氧化淀粉等淀粉輕度降解物,這些產品的主要作用是使漿液黏度降低,增加其流動性。紡織工業用工業變性淀粉第二代有交聯淀粉、淀粉醚、淀粉酯和陽離子淀粉,這些產品具有良好的親水性、黏度穩定性、分散性而且易于退漿,對于纖維的滲透性、黏附性均較好,適用于多種紗線包括棉紗、混紡的上漿。當然由于淀粉本身的限制,目前多采用工業變性淀粉PVA混合使用制成漿料,即用工業變性淀粉部分取代了以往純的PVA漿料,由于工業變性淀粉價格遠低于PVA,且易于退漿,故而受到紡織廠的歡迎。

現在我國漿料上漿性能遠不能滿足要求,邊遠地區及鄉鎮企業等由于紡織檔次、運輸及成本的因素,仍有60%是用原淀粉加分解劑的方法上漿。隨著紡織品上檔次,工業變性淀粉的質量要求更高。國內紡織行業正在推廣高濃、高壓、低粘的上漿工藝,要求少用PVA或不用PVA上漿。因此工業變性淀粉要提高上漿性能,如漿膜的屈曲性、耐磨性、黏附性等,研制代替PVA的工業變性淀粉漿料是發展趨勢。

二、工業變性淀粉在造紙工業中的應用

工業變性淀粉是重要的造紙化學品,我國造紙用工業變性淀粉用量:為全國工業變性淀粉總量的1/3,但是品種單一化,層次低檔化。目前國家造紙工業的產品結構要向高檔新聞紙、書刊印刷紙、信息用紙、辦公用紙等中高檔生活用紙方向發展,這就要求發展新型表面涂布劑及施膠劑來適應造紙工業的需要。

工業變性淀粉是重要的造紙化學品,工業變性淀粉在造紙行業中的應用給造紙行業帶來了明顯的經濟和社會效益。工業變性淀粉應用于造紙工業的主要作用如下:用于濕部添加、用于層間噴涂、用于紙張的表面施膠、用于涂布加工紙。通過向濕部體系中添加變性淀粉,可以優化濕部化學,有效的控制濕部Zata電位。從而大致控制濕部化學組分的平衡,以達到提高紙機抄造性能和紙張的質量的目的。

所謂噴霧淀粉,就是利用噴霧的方法,進行添加的淀粉。其應用機理是:當紙板在紙機濕部成形時,把淀粉顆粒分散在水中,形成一種懸浮漿狀物,噴在紙板上,淀粉顆粒與纖維均勻的混合在一起,隨后在烘缸處獲得熱量而凝膠化。這個噴霧系統的建立,可使淀粉在紙頁的整個厚度上均勻分布,從而起到增強作用。

紙張是由許多植物纖維形成,為使紙張具有光滑的表面,一定的強度,較好的書寫和印刷性能,就要在生產過程中添加施膠劑,變性淀粉應用于表面施膠劑不僅提高了紙頁的抗水性,還能提高耐破度、耐折度、抗張強度、平壓強度、環壓強度等強度指標。

工業變性淀粉是涂布配方的重要組分,主要用作膠粘劑,它具有一系列的優點,具有良好的粘結特性,能使顏料顆粒相互粘結并粘附在紙張上;具有良好的保水性,能防止涂料在制作時出現脫水現象;能提高刮刀涂布時的流變性,有較寬的粘度范圍,可滿足大多數涂料的粘度要求;能夠與許多合成乳膠具有良好的相容性,且能改善合成乳膠的性能等。用工業變性淀粉代替價格昂貴的干酪素、合成樹脂等。可大大降低涂布加工的生產成本,并且可以提高紙張的適印性能,使印刷時不易掉毛、掉粉、斷頭和糊版,并能控制紙張油墨的吸收性、平滑性、光澤度、白度等。

三、工業變性淀粉在石油工業中的應用

淀粉基吸水劑用途廣泛。吸水劑可被應用在農林園藝、醫藥衛生、紡織、造紙、石油鉆井、建筑、廢水處理、食品加工中。目前有些行業靠大量進口價格昂貴的吸水劑產品來滿足市場需求,且大多進口產品為高分子合成產品。在石油面臨枯竭、環境保護日益受到重視的今天,這類產品市場面臨危機,而用可再生的天然淀粉資源通過化學處理,使其與丙烯酸或丙烯腈發生接枝共聚反應,在淀粉分上接上親水性的大分子來制備生物可降解的吸水劑,替代由石油精煉再合成的吸水劑,是該產品的發展方向。

四、工業變性淀粉在膠黏劑的應用

淀粉是一種價廉的制備膠粘劑的原料,特別適用于紙張的粘合,淀粉膠粘劑具有強度高、重量輕、無腐蝕、無污染、防潮性好、成本低等優點,隨著應用領域的廣泛擴大,其用量也越來越大。

生產淀粉膠粘劑可用的氧化劑一般有過氧化氫、次氯酸鹽、氯酸鹽、高錳酸鉀或多元氧化劑等,氧化法又有冷制與熱制之分,冷制法一般生產周期長,受季節溫度影響較大,有時反應時間較長;熱制法具有生產周期短,產品質量穩定,不受季節溫度變化限制的優點。下面就介紹下采用高錳酸鉀在酸性條件下氧化,通過簡單熱處理制得淀粉膠粘劑的方法。在酸性環境中,用高錳酸鉀制得的氧化淀粉,再配以適當的催干劑、交聯劑制成的淀粉膠粘劑,有效的提高了干燥速度,解決了淀粉膠穩定性差的問題。

淀粉是不溶于水的多糖類碳水化合物,它主要來源于植物的塊根和種子,呈白色,無臭、無味的粉狀或粒狀固體,其中直鏈淀粉約占20%,支鏈淀粉約占80%。

研究表明,對高錳酸鉀而言,在酸性條件下只發生6位置上伯醇羥基氧化為醛基最后被氧化為羧基。所以,氧化后的淀粉是含有醛基或羧基分子結構為主的工業變性淀粉,而醛基具有防霉、防腐能力,羧基對紙纖維有較大親和性,因此,增加了滲透與親和能力。同時氧化淀粉分子所含有的醛基和羧基又能活化與其相鄰近的淀粉分子,促使連接鏈的斷裂,即發生氧化降解,形成低聚合度分子,增加了淀粉的溶解性、流動性及粘接性。氧化淀粉本身不溶于水,沒有膠粘性,只有加堿處理才能變為膠粘劑,加入堿液后,堿就與淀粉中的羧基發生皂化反應,生成相應的羧基鈉鹽,與淀粉中未被氧化的羥基結合,破壞了部分氫鍵,使分子間作用力減弱,因而溶脹糊化,增加了親水性和溶解性,使膠粘劑流動性好,較易儲存。并且交聯劑硼砂能與溶脹后的氧化淀粉中的羧基、羥基結合為配位體,形成以硼、氧為中心離子的多核配位化合物,從而使溶液粘度增加,還能使生成的膜堅固,提高抗水性。

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