[发明专利]改性淀粉及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种改性淀粉及其制备方法和应用，主要由阴离子淀粉络合剂与淀粉反应制备得到；所述阴离子淀粉络合剂的化学结构由以下部分构成:i)一个或多个疏水基团，其中至少一个疏水基团能与淀粉反应生成包合络合物，和ii)一个或多个亲水基团，其中至少一个亲水基团为阴离子型亲水基团；所述疏水基团与所述亲水基团分别处于同一分子结构的两端并以化学键相连接，形成一种不对称的、极性的结构。将该改性淀粉用于造纸可以提高淀粉在纤维表面或纸浆中的吸附率，从而提高淀粉在纸张中的保留率，从而可以提高纸张强度，并且降低甚至消除淀粉在制浆造纸过程中的流失，从而降低COD排放。

技术领域

本发明涉及造纸以及淀粉改性技术领域，特别是涉及一种改性淀粉及其制备方法和应用。

背景技术

淀粉是一种天然高分子碳水化合物，广泛存在与植物的种子，茎杆或根块中，资源充沛，价格低廉，广泛应用于工业、食品、纺织、造纸、饲料、医药、建筑、钻井等行业。淀粉是造纸上最重要的原料之一。从重量上说，它常常是纸和纸板的第四大组份，仅次于纤维素、无机填料和水分。文化与包装用纸与纸版是淀粉的主要用户。世界上造纸工业淀粉的消费量约为500万吨，按世界造纸与纸版总产量计，淀粉消费量约为其1.6％。

中国的造纸生产在过去三十多年中一直保持高速发展，由于生产原料以废纸和农业废纤维，其强度比一般的木质纤维差，因此，需要加入更多的淀粉以保证纸的质量，所以中国造纸企业需要更多的淀粉。

造纸工艺上使用淀粉有许多益处，最明显的是可以提高纸张与纸张表面的干强度，包括内粘合、抗张强度、耐破度、边缘压溃强度、平压强度、环压强度、折叠度、多层粘合性、挺度，而表面强度则是测定其耐磨度、耐擦性、适印性以及尘埃度等。此外使用淀粉的优点还有：a)增强纸张的纸机运转性能，减少破损；b)增加细料与填料的滞留时间；c)改进滤水性，从而可以提高纸机车速，减少保持纸张性能所需的纤维精制的能耗，从而提高生产率；d)可以使用低价的短纤维，从而降低成本，改进成形性能；e)使用淀粉作乳化剂时可以加强碱性施胶的效果；f)淀粉可以提高造纸过程中纸的湿部稳定性。总之，随着造纸机的不断加宽与车速提高，淀粉的添加使用更日显重要。

对于造纸工艺来说，按照淀粉来源有几种淀粉在造纸上可用。在世界范围内，其排序为：玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉与小麦淀粉，这四种是造纸上最常用的淀粉来源。考虑价格因素，一般在一定的地区内，都是取资源最丰富的淀粉源来用。例如。在北美，玉米淀粉在造纸工业上用得很多，而木薯淀粉则大量用于东南亚的造纸上。淀粉从其原本植物中分离出来后，以颗粒形式被利用，而淀粉的颗粒形状与大小则取决于其植物来源。淀粉与淀粉之间，糊化温度，容重与直链淀粉的比例等也不相同。

淀粉在造纸工艺中不同部位有不同的使用效果和要求。其主要应用部位如下：

一、湿部添加。湿部添加又称浆内施加，是将蒸煮好的淀粉按照所需的用量加到稀浆盘或浓浆盘中(或分别加入两个盘)。湿部添加淀粉具有如下的效果和优势：

(1)可以改进纸张的强度性能、纸张的干强度(如内粘合、抗张强度度、耐破度、边缘压溃强度、平压强度、环压强度等)。

(2)在碱性造纸工艺中，湿部添加淀粉可以用于纤维涂布反应的乳化剂，如在添加湿强ASA(Alknyl Succineic Anhydride)工艺与AKD(Alkyl Ketene Dimer)工艺中。这里淀粉可以对涂布剂提供一种保护层，防止水解，同时帮助涂布剂分布与进入纤维层。由于可以增强涂布料的滞留时间，淀粉不仅可以改进涂布，还可以减少因涂布料水解造成的沉淀与空洞，提高生产率。

(3)湿部淀粉的使用还可以控制电荷。例如一些工厂使用阳离子淀粉作为凝絮剂，控制系统电荷，保证滞留时间与控制沉淀物。

(4)成形—使用淀粉可以改进纸张的强度性质，从而可以提高纸强度的短纤维的添加比例，使纸张的成形得到改善。从而可以使强度更提高，并使它具有更好的性质。