[发明专利]一种阳离子硅烷化淀粉、制备方法及用途

说明书

技术领域   

本发明涉及一种数码喷墨印花用织物前处理基础原料的制造方法及应用，属于纺织化工领域。

背景技术

数码印花工艺中，染料与纤维结合的类似圆网或者平网印花所需的酸性和碱性条件无法实现，而且墨水黏度低，表面张力高，直接打印在织物上容易发生渗化，所以在数码印花前有必要织物进行前处理。前处理的过程是通过上浆机，使面料表面带有一层涂层，经过加热烘干，使这层涂层吸附在面料上。对于纯棉等天然纤维面料数码印花用的活性墨水，因为活性染料通常是带磺酸基的分子，往往需要涂层带有正电荷以协助达到固定墨滴的效果。涂层可以在打印机将墨滴喷印在面料上的瞬间，可以与染料墨水中的染料分子通过正负电荷的吸引作用将墨滴吸附固定，而使它不向四周扩散渗透，从而喷印完的图案精细清楚，不模糊。在固色完成后，涂层可以通过水洗除去，恢复面料原有质感。

用于数码印花的阳离子涂层，主要有天然和合成的两种高分子材料。其中，阳离子淀粉因为其良好的环境友好性，低廉的成本以及良好的抱水性，开始逐步被应用到数码印花面料的前处理过程。

阳离子淀粉是胺类化合物与淀粉分子的羟基发生醚化反应生成具有氨基的醚衍生物，其氮原子上带有正电荷，称为阳离子淀粉。阳离子淀粉由于其带有正电荷，易与带负电荷的细小纤维结合，故具有多种原淀粉所不具备的特质，如糊稳定性、水溶解性、成膜性、透明度等，使得阳离子淀粉具有极大的用途。此外，阳离子淀粉具有糊化温度低，易于分散，且勃度高、热稳定性好等特点。因此被广泛地应用于造纸、纺织、食品、石油、粘合剂、采矿业、污水处理和化妆品等领域。

阳离子淀粉的制造通常是利用淀粉葡萄糖残基中伯轻基同醚化剂（叔胺基化合物、季按基化合物及亚胺基化合物）在碱的催化作用下反应得到的。目前制备阳离子淀粉的方法可分为湿法和干法两种。湿法工艺是以水或者水和有机溶剂作为反应介质，涉及调浆、反应、洗涤、脱水、干燥、筛分等过程。湿法工艺优点是化学试剂与淀粉能充分混匀，产品质量稳定，生产控制容易，但也有明显缺陷，即生产用水量大，并产生高盐分以及高COD含量的废水，容易污染环境，而且工艺生产流程长，干燥能耗高，生产成本较高。干法工艺是用少量的水或有机溶剂润湿淀粉，然后同醚化剂、碱催化剂混合，干燥至基本无水，在120~150℃反应。干法制备工艺中，碱类催化剂也起着十分重要的作用，目前在干法制备阳离子淀粉的方法中，常用的催化剂有NaOH、KOH、Ca(OH)₂等，这些催化剂均能不同程度地促进淀粉的阳离子化反应，而且随着碱用量的增加，阳离子化反应效率和取代度成正比增加。但碱用量超过一定程度会引起阳离子化试剂中环氧基、季胺基和阳离子淀粉的水解反应，反而使反应效率降低。干法工艺中阳离子剂不必精制，不必添加抗胶凝剂，工艺简单基本无三废，反应周期短。缺点是反应转化率低，因是固相反应，对设备工艺要求比较高，同时反应温度高，淀粉在较高温度下可以解聚变色。

除了以上两种生产工艺，制造阳离子淀粉还有半干法工艺。此法利用碱催化剂与阳离子剂一起和淀粉均匀混合，在一定水含量下，60~80℃反应1~3h，反应转化率达75%一95%。该工艺优点很突出，除具有上述干法部分优点外，且反应条件缓和，转化率高。半干法反应效率高，达90%以上，可制备取代度大于0.06的阳离子淀粉，环保、无污染、生产成本低等优点，但目前通用的常规的半干法，仍存在淀粉易糊化，影响淀粉品质，反应周期长，能耗较高等缺点。

在干法和半干法工艺中，为了获得可以用于数码喷墨印花用的高品质的阳离子化产品，淀粉阳离子化反应后，还是需要加入水洗涤以除去副反应产生的盐和残留的催化剂，不可避免产生较多的废水，对于环境造成污染。

专利CN100560604C公开了一种硅烷淀粉的制造方法，但是该方法使用的硅烷试剂二氯二甲基硅烷是双官能团的硅烷化合物，该化合物可以起到扩链剂和增稠剂的作用而导致改型淀粉的水溶性和水分散性下降，不利于糊料的配置。

发明内容

本发明首先要解决的技术问题是提供一种清洁、高效的阳离子硅烷化淀粉。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：所述阳离子硅烷化淀粉由淀粉和替代醚化剂反应制得，所述替代醚化剂为阳离子硅烷，所述阳离子硅烷是一类带有正电荷的有机硅氧烷，具有如式（1）或者式（2）所示的通式：