[發明專利]基于堿性離子液體的高取代度陽離子淀粉的合成方法

無效

• 申請號: 201210068011.4
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102585020A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 李心忠;林棋
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: C08B31/12
• 分類號: C08B31/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及一種基于堿性離子液體的高取代度陽離子淀粉的合成方法，以堿性功能化離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氫氧根鹽([bmim]OH)作為反應溶劑與催化劑，3-氯-2-羥丙基-三甲基氯化銨(CTAC)為醚化劑，在均相反應條件下制備了取代度(Degree?of?Substitution，DS)大于0.4的高取代度陽離子淀粉，離子液體經減壓除水后可循環使用。

【背景技術】

陽離子淀粉屬化學改性淀粉，它是由含有氨基、亞氨基、銨、锍或膦等的陽離子化試劑在堿性條件下與淀粉分子結構中活性羥基的反應而得到，它是當前使用量最大的一種變性淀粉。常用的陽離子淀粉主要有叔胺型和季銨型二大類，其結構的特點是淀粉分子中的羥基與陽離子醚化劑通過醚鍵結合起來，因而具有較好的化學性質穩定性，淀粉與陽離子試劑的反應主要發生在單元葡萄糖基的2、3、6位的活性羥基上。衡量陽離子淀粉變性程度的主要指標為取代度(Degree?of?Substitution，DS)即每摩爾葡萄糖單元上活性輕基被取代的摩爾數，所以陽離子淀粉理論上最大取代度為3。實際的陽離子淀粉的取代度遠小于3，一般將DS在0.02～0.06的陽離子淀粉稱為低取代度陽離子淀粉，DS在0.07以上的陽離子淀粉稱為高取代度陽離子淀粉。

陽離子淀粉的性能主要取決于改性方式、取代基團、取代度以及取代基團的分布等，由于陽離子淀粉可大大提高原淀粉的糊穩定性(膠化溫度下降)、水溶解性、成膜性、透明度等性質，因而被廣泛應用于造紙、紡織、污水處理、油田鉆井和浮游選礦等領域。其造紙工業是陽離子淀粉的最主要的應用領域，主要用于改善紙張的耐破度、抗張強度、耐折度及改善紙張抗掉毛、掉粉性能等物理性質，以及提高紙漿濾水性能和抄造性能，提高染料和填料的留著等。高取代度陽離子淀粉是當前陽離子淀粉的發展方向，由于其表現的優良性質，使陽離子淀粉不再局限于低端的造紙行業，而進入高端的日化、環保、醫藥等行業。

陽離子淀粉的制備方法可分為四種：

1)水溶劑法(濕法)：其可進一步分為糊化法和漿法兩種，糊化法是先將淀粉糊化成淀粉溶液，其再與陽離子化醚化劑進行醚化反應。糊化法可將淀粉、水、陽離子醚化劑堿一起加熱，或先將淀粉加水糊化，然后再與堿及陽離子化醚化劑反應，反應溫度30℃～100℃，時間1min～4h。反應時間隨溫度的變化而變化，溫度提高，反應時間縮短。漿法一般是在堿催化劑(如氫氧化鈉等)及膨化抑制劑存在下，將40～46％的淀粉懸浮液與陽離子醚化劑在40℃～45℃，反應7～12h，最后經中和、洗滌、干燥得到陽離子淀粉。此法的優點是反應條件溫和，生產設備簡單，反應轉化率較高。不足是后處理工工藝長、三廢問題突出，另外由于取低度與糊化溫度成反比，此法只適合制備了低取代度陽離子淀粉。

2)有機溶劑法：先淀粉分散于乙醇，甲醇，異丙醇等有機溶劑中形成乳狀，再加入醚化劑進行醚化。此法的不足是有機溶劑耗用量大，生產成本高、安全性差、污染嚴重等。

3)干法：直接將淀粉與醚化劑均勻混和后，先于60℃左右干燥至基本無水分，再于120℃～150℃反應約1小時得產品。干法的優點是成本低；不必進行后處理；工藝簡單無三廢；反應周期短等。不足是反應轉化率低；設備要求高；產物變色等。

4)半干法：堿催化劑、陽離子醚、淀粉一同均勻混合，在一定水含量下，60℃～90℃反應1～3小時，反應轉化率達75％～95％。此法同時具有干法與濕法的優點，且反應條件緩和，轉化率高。其不足是設備要求高、產物取代度不高等。

近年來，離子液體作為一種新型功能化材料給化學、化工領域帶來了深刻的影響與變革，由于離子液體所表現出來的強溶解性，其在天然高分子研究領域也得到了廣泛應用，2010年Xie等以離子液體BMIMCl為反應介質，2，3-環氧丙基三甲基氯化銨為醚化劑、氫氧化鈉為催化劑，在均相條件下合成了取代度0.99的陽離子淀粉。展現出了離子液體在陽離子醚化劑合成中的良好應用前景。

【發明內容】

本發明要解決的技術問題，在于提供一種堿性離子液體的高取代度陽離子淀粉的合成方法，以堿性功能化離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氫氧根鹽([bmim]OH)作為反應溶劑與催化劑，3-氯-2-羥丙基-三甲基氯化銨(CTAC)為醚化劑，在均相反應條件下制備了取代度(Degree?of?Substitution，DS)大于0.4的高取代度陽離子淀粉，離子液體經減壓除水后可循環使用。