專利名稱：一種紡織漿料用的復合變性接枝淀粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系一種生產(chǎn)接枝淀粉的配比及制備方法，具體是涉及一種用于紡織漿料用的復合變性接枝淀粉的生產(chǎn)配比和制備方法。
背景技術(shù)：
接枝淀粉在造紙用添加劑和石油工業(yè)以及紡織上漿等領(lǐng)域應用很廣，經(jīng)紗上漿是紡織生產(chǎn)的一道重要加工工序，直接影響織機效率和產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)紗上漿中所用的漿料主要有淀粉、PVA和丙烯酸類漿料三大類。“少用或不用PVA”已成為漿料發(fā)展趨勢之一。接枝變性淀粉被認為是替代PVA的適宜漿料之一。許多漿料生產(chǎn)廠和應用廠都比較關(guān)注與接枝變性淀粉相關(guān)的一些情況。滌棉織物的上漿一般均采用聚乙烯醇(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(jié)皮而形成漿斑，干分絞困難，漂染退漿麻煩， 且造成環(huán)境污染。上世紀80年代以來，各種變性淀粉得到了迅猛發(fā)展，其中有利用原淀粉經(jīng)化學降解制得的第一代變性接枝淀粉，接枝淀粉是以淀粉為骨干，由具備上漿性能的單體接技共聚的產(chǎn)品，是今后紡織經(jīng)紗上漿的主要漿料，對淀粉預處理、引發(fā)劑及單體選擇、 接枝工藝等關(guān)鍵技術(shù)進行了試驗研究，依據(jù)這些工藝條件，可制成性能優(yōu)良的、工廠生產(chǎn)正常應用的接枝淀粉，有明顯經(jīng)濟效益與良好社會效益。長期以來，接枝變性淀粉漿料難以有效地用于滌/棉混紡經(jīng)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淀粉大分子鏈上。以引發(fā)效果最好的鈰鹽為引發(fā)劑，引發(fā)親水性單體在淀粉上接枝時，可以達到較高的值，接枝率有時超過100%。但高鈰離子引發(fā)疏水性單體在淀粉上接枝時，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(zhuǎn)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(zhuǎn)化率。目前引發(fā)效果最好的高鈰離子在引發(fā)丙烯酸酯類單體時，引發(fā)效果尚且如此，非高鈰離子引發(fā)劑效果更差。高鈰離子的價格昂貴、產(chǎn)量有限，這無疑制約了接枝變性淀粉漿料的發(fā)展。非高鈰離子引發(fā)劑的引發(fā)性能不好導致接枝率偏低，致使接枝變性淀粉漿料的上漿性能有限。接枝變性淀粉漿料的研究和應用尚處于初步探索階段，研究主要集中在淀粉是否糊化、淀粉的種類、引發(fā)劑的種類、單體的種類以及一些反應參數(shù)上，研究的深度和系統(tǒng)性不夠，大多數(shù)的研究僅限于實驗室中。生產(chǎn)中應用效果較好的接枝變性淀粉漿料很少，多數(shù)只是銷售宣傳的需要，過度夸大其產(chǎn)品的作用。接枝變性淀粉漿料雖然是一種高性能產(chǎn)品，但并不是所有接枝變性淀粉漿料性能一定優(yōu)于其他淀粉；接枝率也并不是越大越好，存在一個最佳接枝率；干法生產(chǎn)變性淀粉雖有一定的優(yōu)點，但并不適宜生產(chǎn)性能較好的變性淀粉，更不適宜生產(chǎn)高性能的接枝變性淀粉。由于目前淀粉接枝共聚反應中適宜的引發(fā)劑很少、淀粉接枝變性的基礎(chǔ)性研究和應用研究的欠缺，致使接枝變性淀粉漿料的研究進展緩慢，當前必須加強淀粉接枝變性技術(shù)的研究，使得接枝變性淀粉漿料早日應用于漿紗生產(chǎn)。西安工程科技學院的老師在呼吁，我國漿料行業(yè)正面臨國內(nèi)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(jīng)在我國陸續(xù)登陸并設廠，就地制造，而我國生產(chǎn)變性淀粉的企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小，設備陳舊，技術(shù)落后，科研投入不足，新產(chǎn)品開發(fā)滯后，長期下去，漿料的品種、性能如跟不上編織產(chǎn)品上高檔次的要求，勢必被淘汰出局。傳統(tǒng)的接枝淀粉都是在水相條件濕法生產(chǎn)，缺點是生產(chǎn)工藝流程長，需要用大量的水浸泡、洗滌，產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，對環(huán)境造成很大壓力，生產(chǎn)過程很不環(huán)保。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的擬提供一種有別于目前在水相條件下濕法生產(chǎn)接枝淀粉的方法，達到克服濕法生產(chǎn)中生產(chǎn)工藝流程長，需要用大量的水浸泡、洗滌，產(chǎn)生大量工業(yè)廢水，對環(huán)境造壓力大的缺陷。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種紡織漿料用的復合變性接枝淀粉，配比為以下重量份的原料醋酸酯淀粉900份體積濃度95 98%酒精80-100份丙烯酰胺40份丙烯酸10份醋酸乙烯40份片堿5份復合催化劑0. 2-0. 5份；最終產(chǎn)品996重量份士 5 %所述醋酸酯淀粉的粘度要求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，有利于反應均勻性，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(shù)據(jù)讀出。以900kg醋酸酯淀粉為例，到達IOOkg的酒精用量后，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。原料醋酸酯淀粉的粘度，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范圍的品種，滿足差異化的市場需求。各種數(shù)據(jù)是加料之前，就已經(jīng)測量得知的。進一步，所述復合催化劑由硫酸鈰與過硫酸鉀復合而成。一種紡織漿料用的復合變性接枝淀粉的制作方法，步驟包括在帶強力攪拌器的箱式反應器中加入醋酸酯淀粉，攪拌過程中加熱到40-50°C ；復合催化劑預先用10份的酒精，以水酒精=3 7重量比進行溶解；
其余95% 98% (ν/ν)酒精與化學單體(丙烯酰胺、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后，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；加入反應單體后，保持在同樣的溫度條件下反應150-160分鐘，加入片堿再攪拌 30-40分鐘；升高溫度至65°C并持續(xù)抽真空，使反應器中的酒精完全揮發(fā)蒸餾回收；放料結(jié)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(guān)接枝淀粉的文獻資料，反應溫度都是控制在這樣的范圍內(nèi)。另一方面，反應溫度過高酒精易揮發(fā)，同時產(chǎn)品的外觀也可能發(fā)黃。反應溫度過低，反應效率低。由于酒精用量比較少，加工過程中，物態(tài)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，復合催化劑的用量為 0. 4g/900g淀粉。再同樣的攪拌轉(zhuǎn)速條件下。在不同的反應時間段內(nèi)取樣，然后測定接枝淀粉的指標——接枝率(以二甲基甲酰胺為萃取溶劑計算丙烯酰胺的接枝率)。結(jié)果如圖2。片堿的用量主要是考慮中和反應體系，調(diào)節(jié)pH值到中性。攪拌時間30-40分鐘， 只要攪拌均勻，讓片堿完全分散，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后，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(fā)一部分，體系內(nèi)液體含量減少，攪拌阻力會小一些。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果從文獻資料來看，未見國內(nèi)外有在酒精溶劑相條件生產(chǎn)接枝淀粉。也未見在醋酸酯淀粉的基礎(chǔ)上生產(chǎn)復合變性接枝淀粉。本專利采用低酒精消耗量的溶劑相生產(chǎn)羧甲基淀粉，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。與其它變性淀粉相比較漿膜性能優(yōu)異，在紡織上漿中大量代替PVA使用，市場試用后反應良好。酒精溶劑相生產(chǎn)不消耗水資源，無廢水處理。少量消耗的酒精通過最后的蒸餾完全回收。本發(fā)明選用了箱體式反應器，突破了在應用上的成本顧慮。本發(fā)明專利在國內(nèi)首次采用少量酒精溶劑相生產(chǎn)，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，接枝在淀粉大分子上。大大改善了淀粉漿的漿膜性能，滿足紡織廠家對高支滌棉品種的上漿需求，替代PVA環(huán)保上漿。


圖1是本發(fā)明一種紡織漿料用的復合變性接枝淀粉制備方法的主要工藝流程圖。圖2為不同反應時間下接枝淀粉的接枝率。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步詳細說明本發(fā)明的內(nèi)容。實施例1一種紡織漿料用的復合變性接枝淀粉，其配比為醋酸酯淀粉900Kg95% (ν/ν)酒精 IOOKg丙烯酰胺40Kg丙烯酸IOKg醋酸乙烯40Kg片堿(氫氧化鈉)5Kg復合催化劑0. 2Kg最終產(chǎn)品996Kg士5%所述醋酸酯淀粉的粘度要求L 4. 0-8. OmPa. SM 8. 1-12. OmPa. SH 12. 1-16. OmPa. S取代度0.10士 10%。所述復合催化劑由硫酸鈰與過硫酸鉀按1 1重量比復合而成?！N紡織漿料用的復合變性接枝淀粉的制作方法，步驟為在帶強力攪拌器的箱式反應器中加入900kg醋酸酯淀粉，攪拌過程中加熱到 45 0C ；復合催化劑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酰胺、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后，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；加入反應單體后，保持在同樣的溫度條件下反應150-160分鐘，加入5kg片堿再攪拌30-40分鐘；升高溫度至65°C并持續(xù)抽真空，使反應器中的酒精完全揮發(fā)蒸餾回收；放料結(jié)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。采用本發(fā)明方法抽取的復合變性接枝淀粉具有如下表征特點外觀白色或淺黃色粉粒狀揮發(fā)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(zhuǎn)式粘度計，等同參照GB12098-89)粘度穩(wěn)定性> 85. 0% (紡織常用變性淀粉漿料質(zhì)量行業(yè)標準，2000版，試行)PH 值6.0-7.0
接枝指標:A接枝率> 10% (以二甲基甲酰胺為萃取溶劑計算丙烯酰胺的接枝率)，B單體反應效率> 99%。實施例2復合催化劑用量為0. 52kg，酒精(體積濃度98% )用量80kg，其余同實施例1。效果相同。實施例3固定反應溫度45°C，復合催化劑的用量為0. 4g/900g醋酸酯淀粉，其余原料用量比同實施例1。再同樣的攪拌轉(zhuǎn)速條件下。在不同的反應時間段內(nèi)取樣，然后測定接枝淀粉的指標——接枝率(以二甲基甲酰胺為萃取溶劑計算丙烯酰胺的接枝率)，結(jié)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分鐘之后，該指標幾乎沒有變化，認為反應已經(jīng)完全。所以選擇反應的時間為150-160min。
權(quán)利要求
1.一種紡織漿料用的復合變性接枝淀粉，其特征在于，配比為以下重量份的原料 醋酸酯淀粉900份體積濃度95% 98%酒精80-100份丙烯酰胺40份丙烯酸10份醋酸乙烯40份片堿5份復合催化劑0. 2-0. 5份； 所述醋酸酯淀粉的粘度要求 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(jù)權(quán)利要求1所述紡織漿料用的復合變性接枝淀粉，其特征在于所述復合催化劑由硫酸鈰與過硫酸鉀復合而成。
3.—種如權(quán)利要求1所述接枝淀粉的制作方法，其特征在于，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淀粉，攪拌過程中加熱到40-50°C ； 復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酰胺、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后，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；加入反應單體后，保持在同樣的溫度條件下反應150-160分鐘，加入片堿再攪拌30-40 分鐘；升高溫度至65°C并持續(xù)抽真空，使反應器中的酒精完全揮發(fā)蒸餾回收； 放料結(jié)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(jù)權(quán)利要求3所述紡織漿料用的復合變性接枝淀粉，其特征在于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(fā)明系一種生產(chǎn)接枝淀粉的配比及制備方法，一種紡織漿料用的復合變性接枝淀粉，配比為以下重量份的原料醋酸酯淀粉900、酒精80-100、丙烯酰胺40、丙烯酸10、醋酸乙烯40、片堿5、復合催化劑0.2-0.5；所述醋酸酯淀粉的粘度要求L4.0-8.0mPa.S、M8.1-12.0mPa.S、H12.1-16.0mPa.S、取代度0.10±10％。本發(fā)明在國內(nèi)首次采用少量酒精溶劑相生產(chǎn)，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，接枝在淀粉大分子上。大大改善了淀粉漿的漿膜性能，滿足紡織廠家對高支滌棉品種的上漿需求，替代PVA環(huán)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(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者林源杰, 田培善 申請人:上海西達實業(yè)有限公司