印花糊料高取代度羧甲基淀粉鈉CMS的生成

美吧微生物 2019-06-20 10:08

羧甲基淀粉鈉(C8C?07Na)?通稱CMS,是一種與 羥甲基纖維素（cmc)結(jié)構(gòu)與特性十分相似的新一代木薯淀粉衍生物，廣泛用于食品類、紡織品、石油鉆井、曰用 化工廠等各行各業(yè)。海外早就在20世際60時代已經(jīng)有CMS的規(guī)?；a(chǎn)裝置，并運用到多個行業(yè)，在我國20 新世紀80年代初有小批量，但始終并未產(chǎn)生規(guī) 模性生產(chǎn)制造。

CMS為白色晶體，類似其他木薯淀粉共性,是能夠直 接融解于涼水的高分子淀粉醚，溶液為透明顏色粘稠液態(tài)，外型、流通性及溶解度均比羥甲基纖維素 (CMC)好，是一種新型增粘劑。在建筑施工中CMS廣泛應用于內(nèi)墻裝修，因其吸濕速度更快，吸水性 高，因此施工過程中不會受到房屋建筑表層濕冷多度影響，能夠快速工程施工，比較大的加速工程的施工進展，CMS還具 有較好的粘結(jié)力能，提升了建筑涂料與墻面的功效，使涂層粘合力比較強，鍍層不容易脫落，近些年CMS已越來越 越多運用到建筑業(yè)。

CMS合成工藝可以分為干式、水媒法及溶酶法，水 媒法一般不可以生產(chǎn)制造取代度超過0.1的商品，而工程建筑行業(yè)用羧甲基淀粉鈉規(guī)定具備較髙的取代度，一般DS >0.8,現(xiàn)階段大多采用溶酶法，通常采用酒精作有機溶劑，淀粉在NaOH的有機溶液內(nèi)與氣甲酸開展醚化反映，得 到羧甲基淀粉鈉(CMS)商品。

淀粉是以果糖為單元高聚物，其化學結(jié)構(gòu)式 是：

- CH2OH■

一個葡萄糖水模塊有3個甲基氫原子，在酸性標準 下，應該能一起被羧甲基替代，但是由于羧甲基是離子化官能團，在替代某一氫原子后，造成明顯空間位 阻效用，促使其他氫原子里的取代反應無法開展。由于氫氧化鈉溶液、氣甲酸等小分子水實驗試劑只有蔓延和滲入 木薯淀粉的不定形區(qū)域反映，所以在醚化反映前必須使用NaOH使木薯淀粉充足增溶,才可以獲得高取代度的CMS。

葡萄糖水模塊中C2的仲甲基具備比較大反應活 性，木薯淀粉分子結(jié)構(gòu)與C1CH2C00H分子的反映為雙分子結(jié)構(gòu)親核替代(SN2)反映。木薯淀粉堿處理時，NaOH與木薯淀粉分子結(jié)構(gòu) 里的甲基鍵生成活性中心Starch-CTNa :

Starch - OH   NaOH?Starch - Na    H20

Cl

I

Starch - 0" Na    CH2COONa ?

Starch - 0 - GH2COONa   NaCl 堿處理環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的活性中心越大，竣基化實際效果就越好，C1CH2 COOH使用率越大。

1.2合成方法

1.2.1木薯淀粉的堿處理

堿處理對物質(zhì)CMS的取代度，溶液黏度都有 很大的影響。高取代度羧甲基淀粉鈉的生成,反映逐漸*先將一些燒堿溶液加入到分散化在酒精有機溶劑里的木薯淀粉粉乳中，在指定條件下解決一段時 間，使木薯淀粉的結(jié)晶體地區(qū)充足增溶成不定形區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)，結(jié)晶區(qū)毀壞越完全，越有益于NaOH和氣甲酸 的蔓延，為竣甲基化提供更好的反應機理。從試驗過程來說，合適的堿處理環(huán)境溫度為30^上下，不適合超出 35堿處理期為30 min。

1.2.2CMS的生成

木薯淀粉經(jīng)堿處理后，遲緩提溫并迅速滴入所有的氣 甲酸乙醇溶液，操縱一定反應環(huán)境溫度開展醚化反映 2h，隨后添加剩余部分燒堿溶液，有時候依據(jù)反應體系的 pH值規(guī)定，還需要加補適量燒堿溶液，繼續(xù)反映2 h后制冷，抽濾裝置、清洗，泥渣經(jīng)干躁得物質(zhì)CMS。

1.3試品檢驗 1.3.1 DS的測量

酸洗鈍化法是當前應用更為好用的測定法:**稱 取CMS試品0.5 g上下，放置50 mL小燒杯中，加入 20 m〇l/LHC1水溶液40 mL,用電磁攪拌器拌和3 h，隨后 用80%甲醇溶液清洗堿化后試品，至清洗液當中含氯離子含量，這時候試品轉(zhuǎn)化成酸式CMS(HCMS),用 0.1 mol/LNaOH標液40mL融解HCMS,在發(fā)燙環(huán)境下，使水溶液呈通透狀，馬上用0.1 mol/L規(guī)范HC1 水溶液返滴定管剩下NaOH,用酚酞做顯色劑，滴至鮮紅色 剛褪掉。

取代度 AS = 〇? 162/( 1 - 0.058 4 ),在其中 A =

((^NaOH ^Na〇n) ~ ( ^HCl ^HCl)

式中：4—每克試品耗費NaOH mmol品質(zhì) CNa0H—NaOH規(guī)范溶液的濃度（mol/L)

—加人NaOH規(guī)范溶液體積(mL) CHC「HC1規(guī)范溶液的濃度（mol/L)

KHCI—滴定管過多NaOH耗費HC1的容積(mL) PT—CMS樣品品質(zhì)(g)

1.3.2黏度的測量

**稱量干躁試件4.000 g,放置250 mL帶塞磨 口瓶內(nèi)，添加蒸溜水196 mL,在濕熱環(huán)境下，使試品全 部融解，擺放8~ 12 h,放置恒溫水浴槽中操縱水溶液環(huán)境溫度 在25<€，隨后用NDJ - 79型旋轉(zhuǎn)粘度計測量其黏度。

取代度是決定CMS應用領域的關鍵指標，高取代度羧甲基淀粉鈉的生成,試驗 要求的挑選重點圍繞新產(chǎn)品的取代度所進行的，從試驗過程看NaOH的使用量、氯乙酸的使用量及其竣甲基化環(huán)境溫度 與時間對產(chǎn)物的影響分析比較大。

2.1堿處理環(huán)節(jié)NaOH使用量的彩響

堿處理環(huán)節(jié)既需要滿足有充足的堿與面粉反映生 成活性中心,還要考慮到加入氣甲酸后反應體系的pH值不能過于高，不然使氯乙酸鈉并未蔓延到木薯淀粉分子結(jié)構(gòu)內(nèi) 部就已造成CMS,這樣不僅危害替代官能團分布勻稱性，還會影響取代度的提髙。

醚化反應中后期加補的堿量，應比理論分析偏高 一些，如依照標準偏差加補堿量，則管理體系pH值貼近中性，不益于反映，CMS的替代度低；如加補堿量過大 多,則不良反應加速，取代度和黏度均也會降低，如表1。

表1堿處理環(huán)節(jié)NaOH用置對CMS取代度、黏度的彩響

NaOH：CH2ClCOOH 的摩爾質(zhì)量比取代度

(DS)黏度（mPa*s 2%溶液）

0.40.82960

0.50.891100

0.60.931220

0.70.20

0.80.901190

表2氣甲酸用置對CMS取代度的彩響

CH2ClCOOH：NaOH 物質(zhì)童比取代度（Z)S)

0.500.16

0.600.28

0.650.51

0.700.73

0.750.86

0.800.93

0.900.92

0.950.92

2.2氣甲酸的使用量

氯乙酸是羧甲基化反應醚化劑，仍隨氯乙酸 使用量的提高而擴大，見表2。氣甲酸使用量非常大時，酸分子結(jié)構(gòu)非常容易與木薯淀粉分子結(jié)構(gòu)貼近，使醚化反映進行對比完 全，促使flS提髙。但氣甲酸使用量提升肯定會耗費更多的是堿量，并且有益于副產(chǎn)品HOCH2COONa的形成， 實驗操作中氯乙酸的使用量選用NaOH使用量的0.75 ~ 0.80(摩爾質(zhì)量比）*合適。

2.3反映溫度與時長產(chǎn)生的影響

瞇化反應是化學反應，持續(xù)高溫不益于CMS的形成， 尤其是在反映中后期環(huán)境溫度控制極其重要，因為管理體系粘度比較大，環(huán)境溫度升髙很容易造成反應體系凝固使試驗失 敗;可是超低溫環(huán)境下，務必增加反應速度，才能實現(xiàn)醚化反應規(guī)定，并且新產(chǎn)品的取代度不髙，溶液黏度 減少。本試驗采用酒精做有機溶液，反映溫控在 55^：上下，不適合超出60^：。

適度增加反應速度，新產(chǎn)品的黏度及可靠性增強， 高取代度羧甲基淀粉鈉的生成,商品溶液的清晰度提升，但新產(chǎn)品的黏度轉(zhuǎn)變未知顯，因而在決定產(chǎn)品特性前提下，應盡量減少反 應的時間也，大家選用反應速度為4 h。

本試驗以酒精作有機溶劑，選用2次加堿的生成工 藝，在30^上下加入所有堿量70%對木薯淀粉粉乳進行脫灰解決，隨后滴入氣甲酸乙醇溶液，提溫至55T 醚化反映2 h后，加入所有剩余堿量繼續(xù)反映2 h,制冷、抽濾裝置、清洗并干躁得商品CMS,所得的新產(chǎn)品的替代 度比較高，一般DS >0.8。