变性淀粉

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工业变性淀粉

一、工业变性淀粉在纺织工业上的应用

淀粉资源丰富,经过适当的改性可制成可生物降解、环境友好的产品而用于纺织行业。工业变性淀粉在纺织工业中的应用主要在三个方面:经纱上浆、印花糊料和丝绸印花糊料。

纺织浆纱用的工业变性淀粉,目前主要是酸解淀粉、氧化淀粉、尿素淀粉、磷酸酯淀粉等,还有少量的醋酸酯淀粉和复合工业变性淀粉。这些品种,都难以百分之百替代化学浆料PVA(聚乙烯醇),尤其是在高枝纱产品的上浆上。PVA由于其不可降解性,人们逐渐在纺织浆料中少用甚至不用,国外已有类似的产品面市,相信在国内工业变性淀粉行业人士的努力下,是完全可以开发出该产品的。工业变性淀粉浆料在纺织上的开发应用,近年来在我国发展很快。纺织浆料中70%是淀粉类。目前工业变性淀粉占淀粉浆料的40%。

纺织工业用工业变性淀粉第一代为酸解淀粉、氧化淀粉等淀粉轻度降解物,这些产品的主要作用是使浆液黏度降低,增加其流动性。纺织工业用工业变性淀粉第二代有交联淀粉、淀粉醚、淀粉酯和阳离子淀粉,这些产品具有良好的亲水性、黏度稳定性、分散性而且易于退浆,对于纤维的渗透性、黏附性均较好,适用于多种纱线包括棉纱、混纺的上浆。当然由于淀粉本身的限制,目前多采用工业变性淀粉PVA混合使用制成浆料,即用工业变性淀粉部分取代了以往纯的PVA浆料,由于工业变性淀粉价格远低于PVA,且易于退浆,故而受到纺织厂的欢迎。

现在我国浆料上浆性能远不能满足要求,边远地区及乡镇企业等由于纺织档次、运输及成本的因素,仍有60%是用原淀粉加分解剂的方法上浆。随着纺织品上档次,工业变性淀粉的质量要求更高。国内纺织行业正在推广高浓、高压、低粘的上浆工艺,要求少用PVA或不用PVA上浆。因此工业变性淀粉要提高上浆性能,如浆膜的屈曲性、耐磨性、黏附性等,研制代替PVA的工业变性淀粉浆料是发展趋势。

二、工业变性淀粉在造纸工业中的应用

工业变性淀粉是重要的造纸化学品,我国造纸用工业变性淀粉用量:为全国工业变性淀粉总量的1/3,但是品种单一化,层次低档化。目前国家造纸工业的产品结构要向高档新闻纸、书刊印刷纸、信息用纸、办公用纸等中高档生活用纸方向发展,这就要求发展新型表面涂布剂及施胶剂来适应造纸工业的需要。

工业变性淀粉是重要的造纸化学品,工业变性淀粉在造纸行业中的应用给造纸行业带来了明显的经济和社会效益。工业变性淀粉应用于造纸工业的主要作用如下:用于湿部添加、用于层间喷涂、用于纸张的表面施胶、用于涂布加工纸。通过向湿部体系中添加变性淀粉,可以优化湿部化学,有效的控制湿部Zata电位。从而大致控制湿部化学组分的平衡,以达到提高纸机抄造性能和纸张的质量的目的。

所谓喷雾淀粉,就是利用喷雾的方法,进行添加的淀粉。其应用机理是:当纸板在纸机湿部成形时,把淀粉颗粒分散在水中,形成一种悬浮浆状物,喷在纸板上,淀粉颗粒与纤维均匀的混合在一起,随后在烘缸处获得热量而凝胶化。这个喷雾系统的建立,可使淀粉在纸页的整个厚度上均匀分布,从而起到增强作用。

纸张是由许多植物纤维形成,为使纸张具有光滑的表面,一定的强度,较好的书写和印刷性能,就要在生产过程中添加施胶剂,变性淀粉应用于表面施胶剂不仅提高了纸页的抗水性,还能提高耐破度、耐折度、抗张强度、平压强度、环压强度等强度指标。

工业变性淀粉是涂布配方的重要组分,主要用作胶粘剂,它具有一系列的优点,具有良好的粘结特性,能使颜料颗粒相互粘结并粘附在纸张上;具有良好的保水性,能防止涂料在制作时出现脱水现象;能提高刮刀涂布时的流变性,有较宽的粘度范围,可满足大多数涂料的粘度要求;能够与许多合成乳胶具有良好的相容性,且能改善合成乳胶的性能等。用工业变性淀粉代替价格昂贵的干酪素、合成树脂等。可大大降低涂布加工的生产成本,并且可以提高纸张的适印性能,使印刷时不易掉毛、掉粉、断头和糊版,并能控制纸张油墨的吸收性、平滑性、光泽度、白度等。

三、工业变性淀粉在石油工业中的应用

淀粉基吸水剂用途广泛。吸水剂可被应用在农林园艺、医药卫生、纺织、造纸、石油钻井、建筑、废水处理、食品加工中。目前有些行业靠大量进口价格昂贵的吸水剂产品来满足市场需求,且大多进口产品为高分子合成产品。在石油面临枯竭、环境保护日益受到重视的今天,这类产品市场面临危机,而用可再生的天然淀粉资源通过化学处理,使其与丙烯酸或丙烯腈发生接枝共聚反应,在淀粉分上接上亲水性的大分子来制备生物可降解的吸水剂,替代由石油精炼再合成的吸水剂,是该产品的发展方向。

四、工业变性淀粉在胶黏剂的应用

淀粉是一种价廉的制备胶粘剂的原料,特别适用于纸张的粘合,淀粉胶粘剂具有强度高、重量轻、无腐蚀、无污染、防潮性好、成本低等优点,随着应用领域的广泛扩大,其用量也越来越大。

生产淀粉胶粘剂可用的氧化剂一般有过氧化氢、次氯酸盐、氯酸盐、高锰酸钾或多元氧化剂等,氧化法又有冷制与热制之分,冷制法一般生产周期长,受季节温度影响较大,有时反应时间较长;热制法具有生产周期短,产品质量稳定,不受季节温度变化限制的优点。下面就介绍下采用高锰酸钾在酸性条件下氧化,通过简单热处理制得淀粉胶粘剂的方法。在酸性环境中,用高锰酸钾制得的氧化淀粉,再配以适当的催干剂、交联剂制成的淀粉胶粘剂,有效的提高了干燥速度,解决了淀粉胶稳定性差的问题。

淀粉是不溶于水的多糖类碳水化合物,它主要来源于植物的块根和种子,呈白色,无臭、无味的粉状或粒状固体,其中直链淀粉约占20%,支链淀粉约占80%。

研究表明,对高锰酸钾而言,在酸性条件下只发生6位置上伯醇羟基氧化为醛基最后被氧化为羧基。所以,氧化后的淀粉是含有醛基或羧基分子结构为主的工业变性淀粉,而醛基具有防霉、防腐能力,羧基对纸纤维有较大亲和性,因此,增加了渗透与亲和能力。同时氧化淀粉分子所含有的醛基和羧基又能活化与其相邻近的淀粉分子,促使连接链的断裂,即发生氧化降解,形成低聚合度分子,增加了淀粉的溶解性、流动性及粘接性。氧化淀粉本身不溶于水,没有胶粘性,只有加碱处理才能变为胶粘剂,加入碱液后,碱就与淀粉中的羧基发生皂化反应,生成相应的羧基钠盐,与淀粉中未被氧化的羟基结合,破坏了部分氢键,使分子间作用力减弱,因而溶胀糊化,增加了亲水性和溶解性,使胶粘剂流动性好,较易储存。并且交联剂硼砂能与溶胀后的氧化淀粉中的羧基、羟基结合为配位体,形成以硼、氧为中心离子的多核配位化合物,从而使溶液粘度增加,还能使生成的膜坚固,提高抗水性。

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