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【一种新的接枝玉米淀粉制备方法】 玉米淀粉的作用

发布:欧莱德科学仪器(北京)有限公司
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  采用自制的引发剂,使酸化的玉米淀粉与醋酸乙烯酯发生接枝共聚反应,通过扫描电镜照片证实了接枝共聚反应的发生。并以其为主体浆料对 T/C(65/35)混纺纱进行了上浆试验,试验结果表明,新配方浆纱的织造效果和浆纱性能均优于传统配方。
  Graft copolymerization of acidified corn starches and vinyl acetate using self-made initiators was introduced and the reaction was proved and verified throughout SEM photographs. A sizing experiment on T/C(65 /35) blended yarn was carried out using the new size. The result proved better than using conventional sizes.
  
  接枝变性淀粉具有天然淀粉的生物降解性和合成聚合物的优良上浆性能,被认为是替代PVA的适宜浆料之一。接枝变性淀粉上浆性能的优劣与接枝的合成聚合物有着很大的关系。本文创新点有:(1)采用过硫酸铵与亚硫酸氢钠为引发剂。仅用过硫酸铵作为引发剂其分解时活化能较高为140.03 kJ/mol,而以过硫酸铵与亚硫酸氢钠组成氧化还原引发剂引发时其活化能较低为 41.8 kJ/mol,也就是说在相同的条件下,以过硫酸铵与亚硫酸氢钠组成氧化还原引发剂较只用过硫酸铵为引发剂容易引发接枝。(2)选用了超声波对酸解淀粉处理,使其淀粉颗粒分散均匀,利于接枝。
 丛羡 
  1实验
  
  1.1原料与仪器
  原料:玉米淀粉(工业级粗帆)、引发剂(过硫酸铵和与亚硫酸氢钠)、醋酸乙烯酯、盐酸、氢氧化钠。
  仪器:SJB � S 450型电动搅拌器、冷凝管、温度计和带导气管的四颈瓶,CS501型恒温水浴锅,KYKY � EM3200型数字化扫描电子显微镜,电子天平。
  1.2合成
  把 50 g玉米淀粉颗粒和 250 mL的盐酸溶液(2.7mol/L)混合,所得悬浮液在 45 ℃下以恒定搅拌速度酸解,然后用蒸馏水连续离心分离,直至呈中性,烘干得酸解 淀粉。
  取上述 20 g酸解干淀粉,加蒸馏水配制成 100 g淀粉溶液,加入装有冷凝管的三口烧瓶中,在超声波作用下,一边搅拌一边加入自配的引发剂(占淀粉溶液质量的 1.33%,两种引发剂比例为 1∶1),预引发一段时间,控制接枝反应温度(70 ℃)和pH值 = 5,预引发 10 min后开始滴加 8 g醋酸乙烯酯,搅拌,每隔 5 min加入一定比例的引发剂,反应2 h后结束.用氢氧化钠溶液中和至中性、脱水、洗涤、干燥,即可得到接枝粗产渗凳拍物。
  1.3提纯
  在索氏提取器中放 10 g的粗接枝共聚物,用 100 mL丙酮抽提取 48 h以除去均聚物,提取结束后,取出接枝共聚物,放入恒温干燥箱中,在 50 ℃下干燥至恒重,得到纯接枝共聚物。
  经测试,在上述工艺条件下,接枝淀粉中单体转化率98.96%,接枝率 11.73%,接枝效率 79.6%,效果较理想。
  
  2结果与分析
  
  2.1引发剂的选择
  采用过硫酸铵与亚硫酸氢钠为引发剂。仅用过硫酸铵作为引发剂其分解时活化能较高为 140.03 kJ/mol,而以过硫酸铵与亚硫酸氢钠组成氧化还原引发剂引发时其活化能较低为 41.8 kJ/mol,也就是说在相同的条件下,以过硫酸铵与亚硫酸氢钠组成氧化还原引发剂较只用过硫酸铵为引发剂容易引发接枝。
  2.2接枝共聚物表面特征分析
  将经过酸化处理的玉米淀粉和接枝后的玉米淀粉(图1、图 2)通过扫描电镜拍摄图片进行比较,可以很清楚地看到,玉米淀粉颗粒大小不一,颗粒表面较光滑、规整,而接枝淀粉颗粒表面沉积着一层聚合物,有的地方还有裂纹,这就表明玉米淀粉经过接枝共聚反应后确实有聚合物接枝到了淀粉颗粒上。以往试验中,引发剂只选用过硫酸铵时,接枝效果不明显。此外,在试验过程中,不使用超声波,淀粉颗粒往往聚在一起,影响引发剂对淀粉颗粒起作用,而在本试验中,选用了过硫酸胺和亚硫酸氢钠混合引发剂,并使用超声波分散,取得了较好的接枝效果。
  
  由表 1 可以看出,接枝变性淀粉浆料的粘附性能和其他目标浆料相比,强力和伸长率均好于目标浆料,可见接枝变性淀粉浆料的粘附性能优于目标浆料。
  
  新配方中采用了自制的接枝淀粉浆料,该浆料使用了过硫酸铵和与亚硫酸氢钠作为引发剂,同时在水浴中,通过超声波将淀粉颗粒分散均匀,使得醋酸乙烯酯易于接枝到淀粉颗粒上,从而制得浆纱效果较好的接枝淀粉。
  2.3.2混溶性
  一般来说,单一浆料难以满足经纱上浆的要求,需几种浆料混合使用,这就要求各浆料均具有良好的混溶性。否则混合浆易发生分解、凝聚现象,导致浆膜均匀性差,机械性能下降。经实验证明:该接枝淀粉与PVA、丙烯酸类浆料均有极好的混溶性,分散液均匀,可以任意比例混溶,且不分层、不沉淀。同时,浆液在常温下超过 24 h不分层,这为上浆均匀提供了保证。
  
  2.3.3浆膜的吸湿率
  制备的接枝淀粉、PVA 1799及丙烯酸类浆料浆膜吸湿率分别为 3.50 %、12.5 % 和 16.10 %,由此可见,接枝淀粉的吸湿率远远小于目标浆料,不会吸湿再粘。
  2.4上浆效果
  首先,在南通一家织造厂里采用德国祖克S432型浆纱机对涤/棉(65/35)13 tex混纺经纱进行上浆实验,上浆工艺参数见表 2。
  
  由表 3 可见,新配方的浆纱性能及织造效果均好于原配方,新配方虽无 PVA,但所浆经纱的断头率很低,提高了织造效率,由此证明了新配方完全可以取代有 PVA的配方。
  
  3结论
  
  (1)玉米淀粉与醋酸乙烯酯单体在湿法条件下进行接枝共聚,通过扫描电镜及测试接枝率、单体转化率及接枝效率表明,在湿法条件及超声波作用下,可以完成淀粉与醋酸乙烯酯单体的接枝共聚。通过多次试验得出在湿法条件下,适宜的工艺条件为:引发剂用量为体系总量的 1.33%,醋酸乙烯酯用量为干淀粉的 40% 左右,反应温度 70 ℃,pH值 = 5,反应时间 120 min。
  (2)对比玉米淀粉 � 醋酸乙烯酯接枝淀粉与 70% PVA+30% 氧化淀粉、磷酸酯淀粉对涤棉混纺纱的粘附性及浆纱性能,结果表明接枝淀粉粘附性能优异,浆纱强力和伸长率等方面性能良好。
  (3)在自制接枝玉米淀粉时,创新选用了过硫酸铵和与亚硫酸氢钠作为引发剂,同时采用超声波对酸解淀粉进行分散处理,经德国祖克S432型浆纱机上浆并在JAT610型喷气织机上对涤/棉 65/35 13 tex混纺经纱进行上浆和织造,实验证明,接枝淀粉能满足上浆及织造的需要。

2023-12-01
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