一種紡織漿料用的複合變性接枝澱粉及其製備方法

2023-05-27 00:06:41

專利名稱：一種紡織漿料用的複合變性接枝澱粉及其製備方法
技術領域：
本發明系一種生產接枝澱粉的配比及製備方法，具體是涉及一種用於紡織漿料用的複合變性接枝澱粉的生產配比和製備方法。
背景技術：
接枝澱粉在造紙用添加劑和石油工業以及紡織上漿等領域應用很廣，經紗上漿是紡織生產的一道重要加工工序，直接影響織機效率和產品質量。經紗上漿中所用的漿料主要有澱粉、PVA和丙烯酸類漿料三大類。「少用或不用PVA」已成為漿料發展趨勢之一。接枝變性澱粉被認為是替代PVA的適宜漿料之一。許多漿料生產廠和應用廠都比較關注與接枝變性澱粉相關的一些情況。滌棉織物的上漿一般均採用聚乙烯醇(PVA)為主的化學合成漿料作為主體粘著劑，但以PVA為主的漿料漿液不易燒煮，容易結皮而形成漿斑，幹分絞困難，漂染退漿麻煩， 且造成環境汙染。上世紀80年代以來，各種變性澱粉得到了迅猛發展，其中有利用原澱粉經化學降解製得的第一代變性接枝澱粉，接枝澱粉是以澱粉為骨幹，由具備上漿性能的單體接技共聚的產品，是今後紡織經紗上漿的主要漿料，對澱粉預處理、引發劑及單體選擇、 接枝工藝等關鍵技術進行了試驗研究，依據這些工藝條件，可製成性能優良的、工廠生產正常應用的接枝澱粉，有明顯經濟效益與良好社會效益。長期以來，接枝變性澱粉漿料難以有效地用於滌/棉混紡經紗上漿，一個主要原因是疏水性的丙烯酸酯類單體不易接枝到澱粉大分子鏈上。以引發效果最好的鈰鹽為引發劑，引發親水性單體在澱粉上接枝時，可以達到較高的值，接枝率有時超過100%。但高鈰離子引發疏水性單體在澱粉上接枝時，則小得多，接枝率一般難以超過40%。有時接枝率雖較高，但接枝效率和單體轉化率較低，這是為了提高接枝率而不得已犧牲接枝效率或單體轉化率。目前引發效果最好的高鈰離子在引發丙烯酸酯類單體時，引發效果尚且如此，非高鈰離子引發劑效果更差。高鈰離子的價格昂貴、產量有限，這無疑制約了接枝變性澱粉漿料的發展。非高鈰離子引發劑的引發性能不好導致接枝率偏低，致使接枝變性澱粉漿料的上漿性能有限。接枝變性澱粉漿料的研究和應用尚處於初步探索階段，研究主要集中在澱粉是否糊化、澱粉的種類、引發劑的種類、單體的種類以及一些反應參數上，研究的深度和系統性不夠，大多數的研究僅限於實驗室中。生產中應用效果較好的接枝變性澱粉漿料很少，多數只是銷售宣傳的需要，過度誇大其產品的作用。接枝變性澱粉漿料雖然是一種高性能產品，但並不是所有接枝變性澱粉漿料性能一定優於其他澱粉；接枝率也並不是越大越好，存在一個最佳接枝率；幹法生產變性澱粉雖有一定的優點，但並不適宜生產性能較好的變性澱粉，更不適宜生產高性能的接枝變性澱粉。由於目前澱粉接枝共聚反應中適宜的引發劑很少、澱粉接枝變性的基礎性研究和應用研究的欠缺，致使接枝變性澱粉漿料的研究進展緩慢，當前必須加強澱粉接枝變性技術的研究，使得接枝變性澱粉漿料早日應用於漿紗生產。西安工程科技學院的老師在呼籲，我國漿料行業正面臨國內外漿料廠商和激烈競爭，特別是近年來國際著名的編織漿料品牌已經在我國陸續登陸並設廠，就地製造，而我國生產變性澱粉的企業數量多、規模小，設備陳舊，技術落後，科研投入不足，新產品開發滯後，長期下去，漿料的品種、性能如跟不上編織產品上高檔次的要求，勢必被淘汰出局。傳統的接枝澱粉都是在水相條件溼法生產，缺點是生產工藝流程長，需要用大量的水浸泡、洗滌，產生大量的工業廢水，對環境造成很大壓力，生產過程很不環保。

發明內容
本發明的擬提供一種有別於目前在水相條件下溼法生產接枝澱粉的方法，達到克服溼法生產中生產工藝流程長，需要用大量的水浸泡、洗滌，產生大量工業廢水，對環境造壓力大的缺陷。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種紡織漿料用的複合變性接枝澱粉，配比為以下重量份的原料醋酸酯澱粉900份體積濃度95 98%酒精80-100份丙烯醯胺40份丙烯酸10份醋酸乙烯40份片鹼5份複合催化劑0. 2-0. 5份；最終產品996重量份士 5 %所述醋酸酯澱粉的粘度要求L 4. 0-8. OmPa. SM 8. 1-12. OmPa. SH 12. 1-16. OmPa. S取代度0.10士 10%。酒精用量80-100份，主要是考慮成本與工藝問題。酒精用量越大，有利於反應均勻性，對反應體系中化品的分散有好處，反應效率也會提高。但是，反應器中的攪拌阻力會增加很大。實際操作中，攪拌電阻力，可以從電機的電流數據讀出。以900kg醋酸酯澱粉為例，到達IOOkg的酒精用量後，每增加20kg酒精，電機電流增加5A。所以綜合考慮成本與工藝設備的條件，確定酒精用量為80-100份。原料醋酸酯澱粉的粘度，是考慮紡織廠用戶的實際需要。有些客戶需要粘度高一些品種，有些客戶需要粘度低的品種，作為供應商應該擁有不同粘度範圍的品種，滿足差異化的市場需求。各種數據是加料之前，就已經測量得知的。進一步，所述複合催化劑由硫酸鈰與過硫酸鉀複合而成。一種紡織漿料用的複合變性接枝澱粉的製作方法，步驟包括在帶強力攪拌器的箱式反應器中加入醋酸酯澱粉，攪拌過程中加熱到40-50°C ；複合催化劑預先用10份的酒精，以水酒精=3 7重量比進行溶解；
其餘95% 98% (ν/ν)酒精與化學單體(丙烯醯胺、丙烯酸、醋酸乙烯)充分溶解混合，提前8 12小時完成此項工作；體系溫度到達40-50°C後，將催化劑酒精溶液與化學單體酒精溶液混合在一起，倒入反應器攪拌反應；加入反應單體後，保持在同樣的溫度條件下反應150-160分鐘，加入片鹼再攪拌 30-40分鐘；升高溫度至65°C並持續抽真空，使反應器中的酒精完全揮發蒸餾回收；放料結束，接著以羅底孔徑2. 0-3. Omm的篩子進行篩分、粉碎、混合。工藝步驟如圖1。反應溫度的確定。查遍所有的有關接枝澱粉的文獻資料，反應溫度都是控制在這樣的範圍內。另一方面，反應溫度過高酒精易揮發，同時產品的外觀也可能發黃。反應溫度過低，反應效率低。由於酒精用量比較少，加工過程中，物態是固相，熱交換比較慢，也不宜在過程中有溫度的劇烈波動。反應時間的選擇。我們做過以下實驗固定反應溫度45°C，複合催化劑的用量為 0. 4g/900g澱粉。再同樣的攪拌轉速條件下。在不同的反應時間段內取樣，然後測定接枝澱粉的指標——接枝率(以二甲基甲醯胺為萃取溶劑計算丙烯醯胺的接枝率)。結果如圖2。片鹼的用量主要是考慮中和反應體系，調節pH值到中性。攪拌時間30-40分鐘， 只要攪拌均勻，讓片鹼完全分散，中和體系至中性為止。進一步，在將催化劑酒精溶液與化學單體酒精溶液混合倒入反應器攪拌反應的同時，以間隙方式從反應器中抽取負壓。加入丙烯類混合單體後，隨著反應的進行，攪拌阻力會漸漸增大。如果攪拌阻力過大，就抽點真空，讓酒精揮發一部分，體系內液體含量減少，攪拌阻力會小一些。本發明的優點和有益效果從文獻資料來看，未見國內外有在酒精溶劑相條件生產接枝澱粉。也未見在醋酸酯澱粉的基礎上生產複合變性接枝澱粉。本專利採用低酒精消耗量的溶劑相生產羧甲基澱粉，在紡織漿料應用上替代PVA使用取代了較好的效果，從性價比來看完全能夠滿足市場需求。與其它變性澱粉相比較漿膜性能優異，在紡織上漿中大量代替PVA使用，市場試用後反應良好。酒精溶劑相生產不消耗水資源，無廢水處理。少量消耗的酒精通過最後的蒸餾完全回收。本發明選用了箱體式反應器，突破了在應用上的成本顧慮。本發明專利在國內首次採用少量酒精溶劑相生產，解決了以下兩個問題不用水資源，沒有廢水排放處理。三元混合單體在酒精溶劑條件下，接枝在澱粉大分子上。大大改善了澱粉漿的漿膜性能，滿足紡織廠家對高支滌棉品種的上漿需求，替代PVA環保上漿。


圖1是本發明一種紡織漿料用的複合變性接枝澱粉製備方法的主要工藝流程圖。圖2為不同反應時間下接枝澱粉的接枝率。
具體實施方式
以下結合附圖進一步詳細說明本發明的內容。實施例1一種紡織漿料用的複合變性接枝澱粉，其配比為醋酸酯澱粉900Kg95% (ν/ν)酒精 IOOKg丙烯醯胺40Kg丙烯酸IOKg醋酸乙烯40Kg片鹼(氫氧化鈉)5Kg複合催化劑0. 2Kg最終產品996Kg士5%所述醋酸酯澱粉的粘度要求L 4. 0-8. OmPa. SM 8. 1-12. OmPa. SH 12. 1-16. OmPa. S取代度0.10士 10%。所述複合催化劑由硫酸鈰與過硫酸鉀按1 1重量比複合而成。—種紡織漿料用的複合變性接枝澱粉的製作方法，步驟為在帶強力攪拌器的箱式反應器中加入900kg醋酸酯澱粉，攪拌過程中加熱到 45 0C ；複合催化劑0. 2-0. ^g，預先用IOKg的酒精，以水酒精=3 7重量比進行溶解；80kg 95% (V/V)酒精與化學單體即丙烯醯胺、丙烯酸和醋酸乙烯充分溶解混合， 提前10小時完成此項工作；體系溫度到達40-50°C後，將催化劑酒精溶液與化學單體酒精溶液混合在一起，倒入反應器攪拌反應；加入反應單體後，保持在同樣的溫度條件下反應150-160分鐘，加入5kg片鹼再攪拌30-40分鐘；升高溫度至65°C並持續抽真空，使反應器中的酒精完全揮發蒸餾回收；放料結束，接著以羅底孔徑2. 0-3. Omm的篩子進行篩分、粉碎、混合。在將催化劑酒精溶液與化學單體酒精溶液混合倒入反應器攪拌反應的同時，以間隙方式從反應器中抽取負壓。採用本發明方法抽取的複合變性接枝澱粉具有如下表徵特點外觀白色或淺黃色粉粒狀揮發份彡14.0%粘度L4. 0-8. OmPa. S M :8. 1-12. OmPa. S H :12. 1-16. OmPa. S(NDJ-79型旋轉式粘度計，等同參照GB12098-89)粘度穩定性> 85. 0% (紡織常用變性澱粉漿料質量行業標準，2000版，試行)PH 值6.0-7.0
接枝指標:A接枝率> 10% (以二甲基甲醯胺為萃取溶劑計算丙烯醯胺的接枝率)，B單體反應效率> 99%。實施例2複合催化劑用量為0. 52kg，酒精(體積濃度98% )用量80kg，其餘同實施例1。效果相同。實施例3固定反應溫度45°C，複合催化劑的用量為0. 4g/900g醋酸酯澱粉，其餘原料用量比同實施例1。再同樣的攪拌轉速條件下。在不同的反應時間段內取樣，然後測定接枝澱粉的指標——接枝率(以二甲基甲醯胺為萃取溶劑計算丙烯醯胺的接枝率)，結果如圖2所示。
接枝率在反應初期隨著反應時間的延長而增加，當反應達到150分鐘之後，該指標幾乎沒有變化，認為反應已經完全。所以選擇反應的時間為150-160min。
權利要求
1.一種紡織漿料用的複合變性接枝澱粉，其特徵在於，配比為以下重量份的原料 醋酸酯澱粉900份體積濃度95% 98%酒精80-100份丙烯醯胺40份丙烯酸10份醋酸乙烯40份片鹼5份複合催化劑0. 2-0. 5份； 所述醋酸酯澱粉的粘度要求 L 4. 0-8. OmPa. S M 8. 1-12. OmPa. S H 12. 1-16. OmPa. S 取代度0. 10 士 10%。
2.根據權利要求1所述紡織漿料用的複合變性接枝澱粉，其特徵在於所述複合催化劑由硫酸鈰與過硫酸鉀複合而成。
3.—種如權利要求1所述接枝澱粉的製作方法，其特徵在於，包括以下步驟 在帶強力攪拌器的箱式反應器中加入醋酸酯澱粉，攪拌過程中加熱到40-50°C ； 複合催化劑預先用水和10份酒精溶解，水與酒精重量比3 7；70份體積濃度95% 98%酒精與化學單體丙烯醯胺、丙烯酸和醋酸乙烯充分溶解混合，提前8 12小時完成此項工作；體系溫度到達40-50°C後，將催化劑酒精溶液與化學單體酒精溶液混合在一起，倒入反應器攪拌反應；加入反應單體後，保持在同樣的溫度條件下反應150-160分鐘，加入片鹼再攪拌30-40 分鐘；升高溫度至65°C並持續抽真空，使反應器中的酒精完全揮發蒸餾回收； 放料結束，接著以羅底孔徑2. 0-3. Omm的篩子進行篩分、粉碎、混合。
4.根據權利要求3所述紡織漿料用的複合變性接枝澱粉，其特徵在於在將催化劑酒精溶液與化學單體酒精溶液混合倒入反應器攪拌反應的同時，以間隙方式從反應器中抽取負
全文摘要
本發明系一種生產接枝澱粉的配比及製備方法，一種紡織漿料用的複合變性接枝澱粉，配比為以下重量份的原料醋酸酯澱粉900、酒精80-100、丙烯醯胺40、丙烯酸10、醋酸乙烯40、片鹼5、複合催化劑0.2-0.5；所述醋酸酯澱粉的粘度要求L4.0-8.0mPa.S、M8.1-12.0mPa.S、H12.1-16.0mPa.S、取代度0.10±10％。本發明在國內首次採用少量酒精溶劑相生產，解決了以下兩個問題不用水資源，沒有廢水排放處理。三元混合單體在酒精溶劑條件下，接枝在澱粉大分子上。大大改善了澱粉漿的漿膜性能，滿足紡織廠家對高支滌棉品種的上漿需求，替代PVA環保上漿。
文檔編號C08F218/08GK102329404SQ20111023328
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者林源傑, 田培善 申請人:上海西達實業有限公司