[发明专利]一种连续流态管道化阳离子-氧化淀粉的高效清洁制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及阳离子-氧化淀粉的制造方法，特别是一种连续流态管道化阳离子-氧化淀粉的高效清洁制造方法。

背景技术

近年来，阳离子-氧化淀粉被广泛用于造纸的表面施胶，可大大减少了造纸施胶工序以及对浆料净化系统的要求，消除了成纸印刷过程中的掉毛、掉粉及糊版现象，同时有效提高纸张表面平滑度和强度，提升纸张品质。目前常用的合成方法有湿法、半干法等，通过添加不同的试剂配伍来合成所需的表面施胶剂。例如专利文献CN101161685A、CN1560361A等。普通的阳离子淀粉由于其粘度和稳定性等方面的原因，不能直接用于表面施胶，必须通过继续改性，以控制其粘度并保证其糊液的稳定性。降低阳离子淀粉的粘度，通常的做法是将淀粉进行氧化，例如在专利CN1560361A中所述：阳离子醚化反应是加入碱性催化剂和阳离子醚化剂混合物，两者摩尔比是1：1～3，使充分混合升温到30～90℃，反应时间0.4～4小时，使阳离子醚化基取代度为0.010～0.025；氧化反应式加入淀粉绝干量0.1～1%过酸化学品，控制pH值1～4，在40～90℃下，反应0.5～5小时，使淀粉粘度达到要求的值，终止反应。该工艺的优点是采用多元变性技术缩短反应时间，同时无有害副产物生成，减少对环境的危害，能有效提高纸张表面强度；其不足之处为对反应设备要求高，反应时间长，不能连续生产等。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，克服现有技术不足，提供一种淀粉在粉体流态化下，经连续管道反应装置，分别完成阳离子化和氧化反应的制备方法，使反应过程无废水，具有时间短、能耗低、产品质量稳定等。

本发明的连续流态管道化阳离子-氧化淀粉高效清洁制造方法，既可以先阳离子化-后氧化反应，也可以先氧化-后阳离子化反应。两条工艺路线各有特点，前者对最终产品阳离子取代度有一定影响，但粘度容易控制；后者对阳离子取代度影响小，但粘度随取代度增加而有所提升。

一种连续流态管道化阳离子-氧化淀粉高效清洁制造方法，先阳离子化-后氧化反应：

 1）阳离子化反应：阳离子化试剂与阳离子活化催化剂按1:1.5～2.5（优选为1:1.8～2.0）的摩尔比预混合活化3～20（优选为5～10）分钟；经预混合活化的阳离子化试剂和原淀粉连续计量、连续高速混合，在10℃～80℃（优选为50℃～70℃）条件下，将混合物料连续输入带有绞龙的管道式反应器连续管道反应，混合物料在其中的流动时间为10～60（优选为30～50）分钟，得到阳离子化中间产品；上述原淀粉与阳离子化试剂的摩尔比为1:0.012～0.035（优选为1:0.015～0.025），反应体系的水分含量为15～30%（优选为15～18%），pH值控制在9～12（优选为10～11）；

所述的阳离子化试剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三甲基氯化铵、2-二乙胺基乙基氯、4-氯-2-丁烯基三甲基氯化铵、烷基氨乙基氯化物、乙撑亚胺中的一种；

所述的阳离子活化催化剂为氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钠、氧化钙或者碳酸钠中的一种或几种混合物；

2）氧化反应：在前一反应体系中加入氧化剂与氧化活化催化剂，经连续计量、连续高速混合后，继续连续输入带有绞龙的管道式反应器中，在10℃～80℃（优选为30℃～70℃）条件下反应，混合物料在其中的流动时间为10～60（优选为30～50）分钟，连续得到阳离子-氧化淀粉初品；反应体系的水分含量为15～30%（优选为15～25%），pH值控制在2～5（优选为2～4）；

所述的氧化剂为过氧乙酸、过氧硫酸、过氧磷酸、过氧化氢、过碳酸钠或钾、过硫酸钠或钾或铵、过硼酸钠或钾、高碘酸、高锰酸钾中的一种或几种混合物，其用量为淀粉重量的0.1%～1%；

所述的氧化活化催化剂为氧化钙、氧化镁、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸镍、氯化亚铁、氯化铜、氯化钙中的一种或者几种混合物，其用量为原淀粉重量的5～100ppm（优选为30～60ppm）。

一种连续流态管道化阳离子-氧化淀粉高效清洁制造方法，先氧化-后阳离子化反应：

1）氧化反应，在原淀粉中加入氧化剂与氧化活化催化剂，经连续计量、连续高速混合后，继续连续输入带有绞龙的管道式反应器中，在10℃～80℃（优选为30℃～70℃）条件下反应，混合物料在其中的流动时间为10～60分钟（优选为30～50），连续得到氧化淀粉；反应体系的水分含量为15～30%（优选为15～25%），pH值控制在2～5（优选为2～4）；