[发明专利]一种歧化松香胺基季铵型阳离子木薯淀粉的微波合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种疏水性变性淀粉的制备方法，特别是一种歧化松香胺基季铵型阳离子木薯淀粉的微波合成方法。

背景技术

淀粉是以D-葡萄糖为基本构成单元的多糖，分子中含有大量有一定活性的羟基，可通过酯化、醚化、羧基化及接枝共聚等反应对其进行化学改性，制备出多种淀粉衍生物。制备这些衍生物，一方面可改善淀粉的溶解性能，更重要的是引入不同取代基能赋予淀粉更多的功能，使之更广泛地应用于国民经济中。阳离子淀粉是一类很重要的淀粉醚衍生物，它是将淀粉在一定条件下与阳离子醚化剂反应制备而得。阳离子淀粉作为湿布添加剂、表面施胶助剂、纤维经纱上浆剂等主要用于造纸工业、涂布及纺织工业，另外在污水处理、洗涤剂等许多方面有着广泛的用途。近年来发展的阳离子淀粉主要以2-羟丙基三甲基氯化铵、或环氧丙基三甲基氯化铵为阳离子化试剂与淀粉反应制备而成，其缺点是具有较强的亲水性而亲油性较弱，因此影响了其表面活性，限制了阳离子淀粉在工业中的进一步应用。

松香是多种树脂酸和少量脂肪酸、中性物质的混和物，主要成分是二萜树脂酸(C₁₉H₂₉COOH)，约占总量的90％，均为具有一个三元菲环骨架并含有两个双键的一元羧酸，因此可以利用这二类官能团进行改性反应而获得各种具有特殊功能及用途的高附加值产品。

歧化松香胺基季铵型阳离子木薯淀粉是一种新型的疏水性阳离子淀粉，该物质及其合成方法到目前为止未见国内外报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种歧化松香胺基季铵型阳离子木薯淀粉的微波合成方法，将微波技术应用于化学合成中，所合成的目标产物具有歧化松香胺的优良性能和木薯淀粉的理化性质及生理功能，疏水性能得到明显改善，可应用于高分子表面活性剂、造纸工业、污水处理等领域。

本发明采用以下技术方案达到上述目的：一种歧化松香胺基季铵型阳离子木薯淀粉的微波合成方法，它是以歧化松香胺和木薯淀粉为原料，由歧化松香胺以甲醛-甲酸法制得N，N-二甲基歧化松香胺，再与环氧氯丙烷反应，制得中间体阳离子醚化剂氯化二甲基环氧丙基歧化松香基铵，在微波辐射下与木薯淀粉发生醚化反应制备得歧化松香胺基季铵型阳离子木薯淀粉，其结构式为：

歧化松香胺基季铵型阳离子木薯淀粉的合成方法按以下步骤进行：

(1)合成N，N-二甲基歧化松香胺

在三颈瓶中，加入40g歧化松香胺和52mL无水乙醇，滴加32mL 88％(质量百分数)的甲酸，控制反应温度在40℃以下，约15min滴完。维持温度，再滴加32mL 38.5％(质量百分数)的甲醛，约20min滴完。升温，在65～70℃下搅拌回流3h，此时反应液经定性检测证明无伯胺。再升温至80℃回流反应1h之后回收乙醇，反应完毕后，用30mL 30％(质量百分数)的NaOH溶液调节pH至13，然后将反应物倒入分液漏斗中，上层油状液用120mL 25％(质量百分数)的NaCl溶液洗涤(30mL×3)至中性，水层用90mL苯萃取三次(30mL×3)。将油状液与苯萃取液合并，减压蒸馏除去水、苯、乙醇等小分子杂质，得合乎本发明要求的N，N-二甲基歧化松香胺。

(2)合成阳离子醚化剂氯化二甲基环氧丙基歧化松香基铵

将上面制备的N，N-二甲基歧化松香胺和环氧氯丙烷按重量/体积比为1：1～1：4投料，加热搅拌回流反应4～16小时，减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷，用石油醚洗涤，得到合乎本发明要求的褐色粘稠状新型阳离子醚化剂氯化二甲基环氧丙基歧化松香基铵。

(3)微波合成歧化松香胺基季铵型阳离子木薯淀粉

按干燥木薯淀粉和异丙醇重量/体积比为1：16投料，搅拌使淀粉分散均匀，加入NaOH溶液10～12.5mL(NaOH含量为0.2～1.2g)，加入阳离子醚化剂4.1～16.4g和异丙醇12.5～15mL，在微波功率为500～800W的微波反应装置中于反应温度80～110℃下反应0.5～2小时，冷至室温，用盐酸溶液中和至中性，加入无水甲醇，沉淀、抽滤、乙醇洗涤、干燥后得到一种淡黄色粉末状歧化松香胺基季铵型阳离子木薯淀粉。

为了对本发明中的合成反应效率进行检测，本发明采用元素分析法测定样品的取代度，即样品在100℃干燥24h后，在元素分析仪上测定C元素含量，通过取代度的定义及反应方程式推导出样品取代度，计算公式如下：