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羟乙基淀粉印花糊料合成的研究
集萃印花网  2010-10-21 00:00:00
    【集萃网观察】1 前言

  羟乙基淀粉印花糊料是以玉米淀粉为原料.经水解、醚化变性而制成的。产品为白色或擞黄色细粉,无昧无毒,属于非离子型印花糊料。经羟乙基化后的醚化淀粉与原料淀粉相比,其耐酸、耐碱及印花特性都大为改善 以本法制成的羟乙基淀粉产品具有冷水成糊,制糊方便,脱糊容易,与印花染料的相容性好,透网性和渗透性佳等特点。该印花糊料适用于手工热台板和机印印制的丝绸、化纤和涤纶织物,印制的成品泥点精细,轮廓清晰度好,得色鲜艳块面均匀度好。

  羟乙基淀粉的制备方法一般分固相法和液相法两种,但生产中多以液相法为主。液相法是一种以有机溶剂为悬浮剂,无机酸为水解剂,氯乙醇或环氧乙烷为醚化剂,在有催化剂存在的条件下与玉米淀粉进行反应的一种合成工艺。

  2 实验部分

  2.1 羟乙基淀粉的合成原理

  2.1.1 原料淀粉

  羟乙基淀粉合成所用淀粉是一种多糖类天然高分子碳水化合物,由碳、氢和氧三中元素组成,平均分子量为3O万一100万,聚合度200~6000 淀粉的主要成份为直链分子和支链分子,二者的区别在于分子结构和聚合度。直链分子是一种线状物,呈螺旋形体,平均分子量为3万~30万,聚合度为2OO~2000;支链分子为无定形,呈球状结构,各支链间纵横交叉.平均分子量为8万~97万,聚合度为500~6000。直链分子和支链分子问的比例随淀粉种类和来源不同而异。一般来说,直链分子占25%一l4%.支链分子占75%一84%。

  2.1.2 淀粉的水弼

  原料淀粉直接进行醚化制得的印花糊料,其配制原糊的水合能力差,内聚力大,浆丝的回弹性大,容易产生凝胶而无法用于印花。为改善上述性能,奉法将原料淀粉用酸进行水解,降低淀粉分子的分子量和聚合度,并同时改变淀粉分子链的构形及存在的形态.使分子链团块尺寸变小,渗透性增强,提高印花糊料的综合性能。

  2.1.3 醚化反应原理

  羟乙基淀粉的醚化反应是在有碱性催化剂存在的条件下,由水解淀粉和环氧乙烷反应制得。其化学反应基于结构单元上三个羟基中的活泼氢原子,由于结构环上位置的不同,三个氢原子的反应活性也有差异。经羟乙基亲水基团取代后淀粉醚的溶解性能大为增强.糊料的稳定性好。

  该合成反应为间歇生产。进行淀粉的水解反应时.将一定比例的有机溶剂、玉米淀粉、无机酸按顺序投入反应釜中,在35±5℃ 反应条件下保温反应3~ 5h,并取样分析测定其淀粉的水解程度。醚化反应在备有氮气保护装置的反应釜中进行,将经中和后的水解物投入反应釜内,并加入环氧乙烷醚化剂和碱性催化剂.在65±10℃ 反应温度下保温反应5~7h,再中和反应1—2h,然后过滤干燥,制得羟乙基淀粉。溶剂可回收。

  2.3 羟乙基淀粉的防腐试验

  羟乙基淀粉属多糖类衍生物,极易被微生物侵蚀,因此配制的原糊的存放稳定性差,尤其是夏季极易引起粘度的下降和腐败变质.产品中需舔加防腐剂。防腐剂的种类较多,但在实际应用中,印染厂太多都采用苯酚作防腐剂。苯酚是一种有毒物质.具有较强刺激昧和腐蚀性,对劳动环境产生有害影响,因此,我们对各种防腐剂进行了研究。结果表明微毒性防腐剂BT—W 不仅可使配制原糊的存放稳定性大大地延长,而且对环境不造成有害影响。BT—W 防腐剂的用量为羟乙基淀粉的0.3% ~1 0%。原糊的存放稳定性。

  2 4 原料和产品的质量指标

  2.4.1 原料

  玉米淀粉纯度≥97% ,水份≤ l4%;有机醇溶剂含量≥95% ;环氧乙烷含量≥98%,水份≤0.5% :氢氧化钠;硫酸或盐酸;BT—W 防腐剂均为工业品。

  3 结果与讨论

  在羟乙基淀粉醚化合成工艺中,醚化剂和催化剂的选择及添加量、反应时间以及反应温度对羟乙基淀粉的性能指标和所配制糊料的可操作睦密切相关。对此.我们对醚化剂、催化剂、反应时间和反应温度作了选择和确定。

  3 1 醚化剂和催化剂的选择

  羟乙基淀粉的醚化反应是在碱性催化条件下进行的,醚化剂一般选用氯乙醇和环氧乙烷。由于氯乙醇是一种耗碱性醚化剂,在醚化反应过程中不仅需耗用大量的碱性催化剂.而且会生成较多盐类副产物。由于这些副产物对产品会造成不利影响,需耗用大量的有机溶剂加以除去这就增大了回收设备的投资和增加了产品的成本 环氧乙烷是一种非耗碱性的醚化剂,从理论上讲,反应时不消耗碱.在醚化反应中碱性催化剂的存在,使淀粉分子中的羟基基团易于激活,进一步提高反应速率。经实验证明,以一价碱性氢氧化物为催化剂,环氧乙烷为醚化剂进行醚化反应较为合适,制成印花糊料的产品性能较好,产品成本也较低,且三废治理也较容易。同时,经研究醚化剂用量为原料淀粉的8%~15%,催化剂用量为原料淀粉的0 8%~3 O%较适宜。

  3 2 反应温度

  在强乙基淀粉合成反应中提高反应温度有利于反应的顺利进行.但同时也会使副产物增多 致使印花糊料的各项性能指标下降:在较低温度下反应,合成反应缓慢,耗时叉费力.延长了生产周期.不利于提高劳动生产率 经实验,我们认为反应温度控制在35~8O℃之间较为适宜。

  3 3 反应时间

  在羟乙基淀粉的合成反应中,反应时间和反应温度是相互制约的 因此反应时间同掸也是合成工艺的一个关键。经过理论和实践及台成产物的现场应用,我们确定了合成反应总时间为9~lOh。

  由于影响羟乙基淀粉合成工艺的制约因素众多,不仅醚化剂、倦化剂、反应时间和反应温度至关重要.而且原料来源、合成工艺路线的安排也会对印花糊料的性能产生影响。本研究在完成实验室基本条件的基础上,已完成了中试,并取得了成功。

来源:印染在线

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