高取代度两性淀粉的半干法合成、性质和应用研究

摘要

本文以木薯淀粉为原料，采用半干法工艺两步法合成出两性淀粉。考察了体系含水量、反应温度及反应时间对反应效率的影响以及离子化顺序对总反应效率的影响，用红外光谱（FT-IR）和X射线衍射（X-ray）表征其结构及变化。运用SV-10正弦波粘度计对两步法合成的两性淀粉的粘度曲线进行了测定，考察了离子化顺序、不同阴阳离子取代度及pH值对两性淀粉糊液性质的影响，并与原淀粉做了比较。在抄纸应用试验中，讨论了阴阳离子取代度、两性淀粉的用量、pH值和CaCO3用量对纸张性能的影响，测定了加入不同两性淀粉浆料的Zeta电位，用扫描电镜（SEM）对加入两性淀粉和CaCO3前后纸张表面的变化进行了表征。实验结果表明：
　　 1．制备两性淀粉选择先阴离子化后阳离子化的方法较为合适。取代度0.2的阳离子化最佳条件是：体系含水量25％，反应温度80℃，反应时间2.5 h；取代度0.1的阴离化最佳条件是：体系含水量30％，反应温度55℃，反应时间2 h。
　　 2．FT-IR表明两性淀粉中接入了羧甲基和季铵基团；X射线衍射表明淀粉颗粒的结晶结构并未受到完全破坏，反应主要还是在无定形区进行；电子显微镜图表明：接上阴阳离子基团后部分改变了原淀粉颗粒的形态。
　　 3．两性淀粉比原淀粉具有较高的稳定性，稳定性最好的先阳离子后阴离子化合成的两性淀粉粘度变化与原淀粉差值为14.86 mPa．s，稳定性最好的先阴离子后阳离子化合成的两性淀粉粘度变化与原淀粉差值为35.44 mPa．s，随着阴阳离子取代度之比的增大，粘度变化也增大，说明合成方法和阴阳离子取代度之比对两性淀粉的糊粘度和稳定性有很大的影响。
　　 4．两性淀粉有一定的抗酸解能力，碱使糊液的稳定性有所提高，两性淀粉的稳定性比阳离子淀粉好，浓度15％时，两性淀粉与原淀粉糊液的稳定性差别不大。
　　 5．随着糊化时间的增加，原淀粉和两性淀粉的粘度都减小，两性淀粉的粘度变化大于原淀粉；随着搅拌速率和搅拌时间的增加，原淀粉和两性淀粉的粘度都减小，两性淀粉的粘度变化小于原淀粉。
　　 6．在原淀粉中引入阴、阳离子基团后使淀粉具有了一定的抗凝胶性和抗凝沉性。先阴离子后阳离子化合成的两性淀粉的抗凝沉性好于先阳离子后阴离子化合成的两性淀粉，且随着取代度的增加，两性淀粉凝沉性减弱。
　　 7．随着两性淀粉阴阳离子取代度的增加，纸张的性能不同程度的增加，当两性淀粉用量为浆料绝干量的2％，pH=7.0，CaCO3用量为10％时，两性淀粉对纸张性能的增强效果最好，随着阳离子取代度的增加，Zeta电位值增加，说明加入的两性淀粉大部分都与纤维结合在一起。
　　 8．扫描电镜分析表明：加入两性淀粉后使得纸张纤维之间的结合变得紧密，而且使填料与纸张中的纤维更好的结合在一起。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1淀粉与变性淀粉

1.1.1淀粉的基本知识

1.1.2变性淀粉

1.2两性淀粉

1.2.1两性淀粉的合成

1.2.2两性淀粉糊化性质的研究

1.2.3两性淀粉在造纸上的应用

1.3国内外研究现状

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.4研究意义与研究内容

1.4.1研究意义

1.4.2研究内容

第二章两性淀粉的合成及表征

2.1试验部分

2.1.1主要试剂

2.1.2主要仪器与设备

2.1.3试验方法

2.2结果与分析

2.2.1反应中各因素对淀粉阳离子化和阴离子化的影响

2.2.2两性淀粉的制备

2.2.3原淀粉和两性淀粉的FT-IR研究

2.2.4原淀粉和两性淀粉的X射线衍射的研究

2.2.5原淀粉和两性淀粉颗粒的电子显微镜分析

2.3小结

第三章两性淀粉糊液稳定性的研究

3.1实验部分

3.1.1主要试剂

3.1.2主要仪器与设备

3.1.3试验方法

3.2结果与分析

3.2.1离子化顺序及阴阳离子取代度对两性淀粉糊化稳定性的影响

3.2.2 pH值对原淀粉和两性淀粉糊化稳定性的影响

3.2.3原淀粉、阳离子淀粉与两性淀粉糊液稳定性的比较

3.2.4高浓度下原淀粉和两性淀粉糊液的稳定性

3.2.5搅拌对两性淀粉糊化稳定性的影响

3.2.6不同的两性淀粉与原淀粉的抗凝胶稳定性研究

3.3小结

第四章两性淀粉的抄纸应用研究

第五章结论与展望

5.1论文的主要结论

5.1.1在两性淀粉的合成与表征

5.1.2两性淀粉糊化稳定性

5.1.3两性淀粉抄纸应用研究

5.2有待深入研究的工作

5.3展望

参考文献

附录

致谢

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