[發明專利]季鏻鹽型陽離子淀粉的制備方法

無效

• 申請號: 201210043878.4
• 申請日: 2012-02-26
• 公開（公告）號: CN103289015A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 宋偉強;鄭紅娟;張琳琪;苗蔚;程文喜;趙志偉;付慧壇
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F230/02;C08F220/56;C08F2/46
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 姜振東

技術領域

本發明涉及聚合物改性，具體地說是一種季鏻鹽型陽離子淀粉的制備方法，即在淀粉鏈骨架上接枝有帶有季鏻陽離子基團的側基和/或側鏈的淀粉產品。采用該技術生產的陽離子淀粉可以應用于造紙、紡織、化工、制藥、石油、環保、農業和礦業等行業和領域。

背景技術

淀粉屬于天然高分子化合物，是由多個葡萄糖分子縮合而成的多糖聚合物，可以由植物通過光合作用合成。淀粉是植物體中貯存的養分，貯存在種子和塊莖中，各類植物中的淀粉含量都較高。天然存在的淀粉稱作原淀粉，經過物理、化學或生物方法改性的淀粉稱作變性淀粉。陽離子淀粉眾多變性淀粉品種中的一大類產品。

目前國內外專利和公開文獻中的陽離子淀粉基本上都是在淀粉主鏈上連接有帶有季銨陽離子的側基和/或側鏈，而關于在淀粉主鏈上連接有帶有季鏻陽離子的側基和/或側鏈的淀粉則未見報道。

季鏻鹽的結構類似于季銨鹽，不過由于鏻原子半徑比碳原子大，極化作用強。其熱穩定性優于季銨鹽，抗菌活性也遠高于季銨鹽。

發明內容

本發明的目的正是基于上述現有技術狀況而提供的季鏻鹽型陽離子淀粉的制備方法，可通過兩種途徑實現：一種是化學接枝法，一種是輻射接枝法。是在自由基聚合引發劑或電離輻射作用下進行接枝共聚，通過C-C鍵將季鏻鹽陽離子官能團連接到淀粉大分子上，而不是通過醚鍵將季鏻鹽陽離子官能團連接到淀粉大分子上。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現：本發明的季鏻鹽型陽離子淀粉的制備方法，是以淀粉、季鏻鹽單體、丙烯酰胺為原料，通過化學引發接枝方式或者輻射引發接枝方式，制備出季鏻鹽型陽離子淀粉。

通過化學引發接枝方式的制備方法具體步驟如下：

（1）稱取淀粉、季鏻鹽單體、丙烯酰胺、水，質量百分比為1/0.01～0.5/0.01～1/0.1～20；稱取占季鏻鹽單體、丙烯酰胺總重量0.1～3%的自由基聚合引發劑；

（2）用水將淀粉糊化，冷卻至常溫后，加入季鏻鹽單體、丙烯酰胺，攪拌均勻，充氮除氧；然后溫度控制在25～90℃，加入自由基聚合引發劑，反應0.5～10小時；

（3）冷卻，得到季鏻鹽型陽離子淀粉水劑；進一步干燥，得到季鏻鹽型陽離子淀粉粉劑。

根據所用溶劑量的多少不同，所述化學接枝方法還可以進一步分為濕法、干法、半干法等多種實施方法。所述濕法制備工藝，是用水溶解單體得到單體相，用水將淀粉糊化得到淀粉相，然后將兩相混合均勻后用化學引發劑引發接枝反應；或者將接枝單體直接溶解于糊化的淀粉相中，混合均勻后用化學引發劑引發接枝反應。所述干法制備工藝，是向少量水或有機溶劑中加入單體，然后與淀粉一起攪拌混合，用化學引發劑引發接枝反應。濕法制備工藝適合最終產品為水劑的情況，而干法制備工藝適合最終產品為粉劑的情況。半干法是介于濕法和干法之間的工藝方法。本發明所提供的化學接枝方法中，根據所用水量的不同，也可以分為濕法、干法、半干法。

通過輻射引發接枝方式的制備方法具體步驟如下：

（1）稱取淀粉、季鏻鹽單體、丙烯酰胺、水，質量百分比為1/0.01～0.5/0.01～1/0.1～20；

（2）用水將淀粉糊化，冷卻至常溫后，加入季鏻鹽單體、丙烯酰胺，攪拌均勻，充氮除氧；然后置于輻射場中輻照，吸收劑量0.5～100KGy，優選0.5～50KGy。所述輻射場包括γ-射線輻射場、電子束輻射場；

（3）從輻照室內取出，得到季鏻鹽型陽離子淀粉水劑；進一步干燥，得到季鏻鹽型陽離子淀粉粉劑。

根據所用溶劑量的多少不同，所述輻射接枝方法也可以進一步分為濕法、干法、半干法等多種實施方法。γ-射線或者電子束作用于水溶液體系中的水分子，水分子受激發或電離，產生大量活潑自由基。這些自由基作用于淀粉大分子，會使淀粉大分子上產生活性點，單體在活性點處進行鏈增長，形成接枝鏈；這些自由基也可以直接引發單體聚合，形成游離的大分子鏈。同時，γ-射線或者電子束直接作用于水溶液體系中的淀粉，使淀粉大分子直接電離，形成活性點，單體在活性點處進行鏈增長，形成接枝鏈。

上述化學接枝和輻射接枝方法中所述季鏻鹽單體具有通式：

和/或