改性淀粉類絮凝劑——接枝共聚（一）

[db:作者] / 2022-12-29 00:00

[制備方法]接枝共聚法是制備陽離子型改性淀粉絮凝劑的主要方法之一。淀粉能否與乙烯基類單體發(fā)生反應，除與單體的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)有關(guān)外，還取決于淀粉大分子上是否存在活化的自由基，自由基可用物理或化學激發(fā)的方法產(chǎn)生。物理引發(fā)方法主要有60Co的γ射線輻照和微波輻射引發(fā)等。化學引發(fā)法引發(fā)效率的高低，取決于所選用的引發(fā)劑，常用的引發(fā)，劑有Ce4+、過硫酸鉀(K2S2O8)、KMnO4、H2O2/Fe2+、K2S2O8/KHSO3、NH4S2O8/NaHSO3和K2S2O8/Na2S2O3等。

淀粉通過引發(fā)劑的引發(fā)作用，產(chǎn)生淀粉宏根，即活化的自由基，然后再與乙烯基類單體發(fā)生接枝共聚合，生成接枝共聚物，反應通式為：

式中，X為陽離子基團。

(1)淀粉-二甲基二烯丙基氯化銨接枝共聚物

淀粉與二甲基二烯丙基氯化銨單體發(fā)生接枝共聚的反應式為：

淀粉-二甲基二烯丙基氯化銨接枝共聚物的制備方法根據(jù)引發(fā)方式的不同，有物理引發(fā)和化學引發(fā)，其中化學引發(fā)則根據(jù)引發(fā)劑種類的不同，可分為Ce4+、過硫酸鉀(K2S2O8)KMnO4、H2O2/Fe2+、K2S2O8/KHSO3、NH4S2O8/NaHSO3和K2S2O8/Na2S2O3等引發(fā)方式。

a.實例1

I.二甲基二烯丙基氯化銨的純化陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨為工業(yè)產(chǎn)品，濃度為60%，為了消除其中的雜質(zhì)對引發(fā)劑的毒化，以及消除阻聚劑對接枝共聚反應的影響，故將二甲基二烯丙基氯化銨單體溶液過濾，并用無水乙醚及環(huán)已烷反復萃取3次。

II.淀粉接枝二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的合成在帶有攪拌器、氮氣進出口的三口燒瓶中，加入可溶性淀粉和蒸餾水，(淀粉與DMDAAC單體的質(zhì)量配比為1：4，淀粉與DMDAAC的總質(zhì)量分數(shù)為35%)，引發(fā)劑濃度0.8mmol/L。通氮氣攪拌并用水浴加熱到50℃，將可溶性淀粉完全溶解，用1mol/L的HCI調(diào)節(jié)pH值至2～3，在30min內(nèi)逐漸滴加已處理好的二甲基二烯丙基氯化銨單體，攪拌加入Ce4+和EDTA，并在氮氣保護下反應6h后，密封靜置，所得產(chǎn)品的接枝率達92.10%，陽離子化度58.55%，固含量23.9%。

b.實例2

I.二甲基二烯丙基氯化銨的純化陽離子單體DMDAAC為工業(yè)產(chǎn)品，純度約為50%。為了消除Ce4+雜質(zhì)的敏感性，必須對單體加以純化。將DMDAAC溶液過濾，置于90～100℃的烘箱中烘5h，冷卻結(jié)晶后減壓抽濾，用蒸餾水溶解晶體，重結(jié)晶后抽濾、再烘干制得純品。

II.淀粉接枝二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的合成稱取定量淀粉(wo)溶于適量80℃的蒸餾水中，溶解后降至室溫并放入三口燒瓶，在一定溫度通氮氣、攪拌條件下加入定量的DMDAAC純品水溶液，用1mol/LHCl調(diào)pH值，在30min內(nèi)逐滴加定量的硫酸高鈰溶液，8h后停止攪拌，恒溫密封靜置64h。然后用乙醇沉淀、洗滌、離心分離反應物，干燥得粗產(chǎn)物并稱重(w1)。最后將干燥后的粗產(chǎn)物用索氏抽提器以丙酮作抽提劑抽提18h除去均聚物，在50℃下烘至恒重(w2)得接枝產(chǎn)品。

c.實例3

取定量的淀粉和去離子水加入帶有電子恒速攪拌器、溫度計、回流冷凝管及氮氣導氣管的反應瓶中，使淀粉充分混合成漿狀，通N2，攪拌，將淀粉在90～95℃預處理30min后降溫至預定溫度，并將反應瓶置于恒溫水浴中，通入氮氣，加入準確稱量的二甲基二烯丙基氯化銨水溶液和引發(fā)劑，繼續(xù)通氮攪拌反應4h。反應完畢后，產(chǎn)物用乙醇沉淀、過濾，最后在低于50℃的真空干燥箱中干燥至恒量，得淡黃色顆粒狀接枝共聚粗產(chǎn)物。

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