低取代度阳离子淀粉的半干法制备与性质研究

论文摘要

阳离子淀粉氮原子上带有正电荷,具有糊化温度低、透明度好、凝沉性弱、溶解性好等优点,在造纸工业、纺织工业等领域中已得到广泛的应用。本文对半干法制备低取代度阳离子淀粉的工艺条件和阳离子淀粉的颗粒和糊液性质进行了研究。主要试验结果如下:1确定了半干法制备阳离子淀粉的工艺路线,研究了各反应因素对阳离子淀粉反应效率的影响,并以反应效率为指标,利用二次通用旋转试验建立了相应的回归方程,确定了在高温和常温条件下的最佳工艺参数:高温条件下,NaOH与CHPTMA的摩尔比为1.85,体系含水量为20.5%,反应温度为60℃,反应时间为4.5h,反应效率为89.48%,取代度为0.034;25℃左右条件下,NaOH与CHPTMA的摩尔比为2.1,体系含水量为19.6%,反应时间为2.6d,反应效率为88.06%,取代度为0.033。2不同种类淀粉制备阳离子淀粉的反应效率有显著差异,薯类淀粉的反应效率高于玉米淀粉,甘薯淀粉的反应效率最高,达到99.02%。3半干法制备的低取代度阳离子淀粉,其颗粒表面形态及结晶特性较原淀粉无明显变化。低取代度阳离子淀粉的透光率较原淀粉有明显提高。除木薯淀粉外,60℃反应样品比25℃反应样品的透光率高。用盐酸和醋酸中和比用柠檬酸、已二酸中和得到的阳离子淀粉的透光率高。薯类阳离子淀粉透光率高于玉米阳离子淀粉的透光率。4阳离子化对不同种类原淀粉糊液剪切稳定性的影响不同,玉米淀粉、糯玉米淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、木薯淀粉25℃反应后样品的剪切稳定性降低,马铃薯和甘薯淀粉60℃反应后样品的剪切稳定性提高,而其它三种淀粉的稳定性降低。同种原淀粉60℃反应样品比25℃反应样品的表观粘度低,剪切稳定性好。柠檬酸中和后样品糊液的表观粘度最低,剪切稳定性最好。糯玉米阳离子淀粉的剪切稳定性最差,其它淀粉的剪切稳定性较好。5阳离子化对不同原淀粉糊化特性的影响不同,糊化温度均较原淀粉降低,其它各参数变化趋势复杂。除糊化温度外,60℃反应样品的其它糊化特性指标都比25℃反应样品的低。不同酸中和对阳离子淀粉的糊化特征参数有复杂的影响。五种不同原淀粉制备的阳离子淀粉的糊化特性差异显著。在实际应用中可根据不同的需要对中和用酸和原淀粉进行选择。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 淀粉
• 1.1.1 淀粉的来源、形态与颗粒大小
• 1.1.2 淀粉的分子结构
• 1.1.3 淀粉的颗粒结构
• 1.2 变性淀粉
• 1.2.1 变性淀粉的概念及分类
• 1.2.2 国内外生产现状
• 1.2.3 变性淀粉的影响因素
• 1.3 阳离子淀粉
• 1.3.1 阳离子淀粉的概念和分类
• 1.3.2 阳离子淀粉的反应机理
• 1.3.3 阳离子淀粉的制备方法
• 1.3.4 阳离子淀粉的性质及应用
• 1.4 本研究的目的及意义
• 1.5 本研究的主要内容
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 主要试剂
• 2.3 主要试验仪器、设备
• 2.4 研究方法
• 2.5 分析测定方法
• 3 结果与分析
• 3.1 阳离子淀粉半干法制备工艺的研究
• 3.1.1 工艺路线的确定
• 3.1.2 阳离子淀粉高温工艺参数的优化
• 3.1.3 阳离子淀粉常温工艺参数的优化
• 3.1.4 原淀粉种类对阳离子淀粉反应效率的影响
• 3.2 低取代度阳离子淀粉的性质研究
• 3.2.1 阳离子化对淀粉颗粒表观形态的影响
• 3.2.2 阳离子化对淀粉颗粒结晶特性的影响
• 3.2.3 阳离子化对淀粉糊液透光率的影响
• 3.2.4 阳离子化对淀粉糊液剪切稳定性的影响
• 3.2.5 阳离子化对淀粉糊化特性的影响
• 4 讨论
• 4.1 氢氧化钠加入状态的选择
• 4.2 淀粉半干法阳离子化反应介质的选择
• 4.3 反应温度和时间对阳离子化反应的影响
• 4.4 不同酸中和对阳离子淀粉性质的影响
• 4.5 原淀粉种类对阳离子淀粉的影响
• 4.6 进一步研究方向
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文目录