陽離子淀粉的制備及其在紙張增強中的應(yīng)用研究.pdf

1、陽離子淀粉具有低成本、可降解性、與纖維、填料等結(jié)合力強等優(yōu)勢，在造紙工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用價值，因此一直以來陽離子淀粉制備的研究都是造紙化學(xué)品研究的重點和熱點。本文圍繞造紙增強用陽離子淀粉，開展了不同種類淀粉及不同制備工藝對陽離子淀粉性能影響的研究。分別利用玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉三種原淀粉及水溶液濕法、低共熔溶劑法、擠出法三種制備工藝，制備出28個陽離子淀粉樣品。完成了FT-IR表征26個樣品、XRD表征22個樣品、SEM表征22個

2、樣品共70個樣品、取代度測試28個樣品、以及10個陽離子淀粉樣品在紙張增強中應(yīng)用的評估實驗，并獲得了以下研究成果。
　　(1)研究了玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉三種原淀粉在相同水溶液濕法條件下制備的陽離子淀粉的性能特性。發(fā)現(xiàn):三種淀粉水溶液濕法制備陽離子淀粉的反應(yīng)都主要是在淀粉顆粒表面發(fā)生，因此其反應(yīng)前后淀粉的顆粒形貌及晶體結(jié)構(gòu)并無顯著區(qū)別，然而水溶液濕法制備的土豆陽離子淀粉的XRD及SEM表征結(jié)果均出現(xiàn)了與原淀粉的一些差異，可能

3、與其醚化反應(yīng)滲透好，取代度高有關(guān)。玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉三種原淀粉水溶液濕法制備陽離子淀粉的反應(yīng)效率排序為:24h反應(yīng)條件下，土豆淀粉(80.5％)＞玉米淀粉(67.8％)＞木薯淀粉(62.3％);玉米淀粉、木淀粉薯、土豆淀粉三種原淀粉水溶液濕法制備的陽離子淀粉對紙張（100％ LBKP漿料）的增強效果排序為:玉米淀粉＞木薯淀粉＞土豆淀粉。玉米淀粉制備的陽離子淀粉可能由于取代度、分子量適中，增強效果最好。
　　(2)研究了利

4、用低共熔溶劑法制備陽離子淀粉并對比了玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉三種來源的原淀粉在相同低共熔溶劑法條件下制備的陽離子淀粉的性能特性。發(fā)現(xiàn):低共熔溶劑法制備陽離子淀粉的顆粒形貌被完全破壞，這點與濕法制備有顯著差異。玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉三種原淀粉低共熔溶劑法制備的陽離子淀粉形貌間無顯著差異;玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉三種原淀粉低共熔溶劑法制備的陽離子淀粉對比發(fā)現(xiàn):反應(yīng)效率排序為:土豆淀粉(90.4％)＞玉米淀粉(86.2％)＞木薯

5、淀粉(76.6％);對紙張（100％ LBKP漿料）的增強效果排序為:玉米淀粉＞木薯淀粉＞土豆淀粉;低共熔溶劑法制備陽離子淀粉與水溶液濕法及離子液體法相比，反應(yīng)效率更高、對紙張（100％ LBKP漿料）的增強效果更好，且具有綠色、環(huán)保的優(yōu)點。
　　(3)研究了玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉三種原淀粉在不同擠出溫度及堿用量工藝下利用擠出法制備出的陽離子淀粉的性能特性。發(fā)現(xiàn):擠出法制備的陽離子淀粉，反應(yīng)中破壞了原淀粉的晶體結(jié)構(gòu)和顆粒形態(tài)

6、，無定形區(qū)增加，產(chǎn)生類似粘土的淀粉塊，并有凝膠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。這點與濕法或普通的半干法制備的陽離子淀粉有顯著的差異。擠出法制備的三種陽離子淀粉FT-IR表征無顯著區(qū)別。但是在70℃、堿用量少（堿用量/醚化劑摩爾比為1∶1）的條件下制備的玉米陽離子淀粉XRD結(jié)果在衍射角21°附近存在結(jié)晶峰，可能與其結(jié)晶度高有關(guān)。在SEM形貌表征方面，土豆淀粉可能由于糊化溫度及結(jié)晶度低，擠出反應(yīng)時淀粉顆粒表面膠凝化最明顯;玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉三種原淀粉擠

7、出法制備陽離子淀粉的反應(yīng)效率（擠出溫度90℃、堿用量/醚化劑摩爾比為2∶1條件下）排序為:玉米淀粉(85.6％)＞土豆淀粉(83.6％)＞木薯淀粉(76.3％);玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉三種原淀粉擠出法制備的陽離子淀粉對紙張(100％ LBKP漿料)的增強效果顯著，但對三個強度指標(biāo)的影響趨勢并不完全一致。在抗張指數(shù)及耐折度增強方面:土豆淀粉＞玉米淀粉＞木薯淀粉;在內(nèi)聚力改善方面:玉米淀粉＞木薯淀粉＞土豆淀粉。與水溶液濕法制備的陽離子