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  • 影響淀粉接枝的因素
  • 來源:愛學術        2020-01-04         3323
【摘要】

天然淀粉可以與一種不飽和單體接枝,也可以與兩種甚至是兩種以上的不飽和單體接枝共聚,形成其接枝類化合物——接枝淀粉。淀粉在接枝時易受單體的選擇、引發劑的選擇、預處理、實驗方案的設計等的影響,因此,經過預處理的天然淀粉材料,質量穩定且粘度合適為天然淀粉發生接枝共聚創造良好的環境。

天然淀粉可以與一種不飽和單體接枝,也可以與兩種甚至是兩種以上的不飽和單體接枝共聚,形成其接枝類化合物——接枝淀粉。為避免反應時不飽和單體被氧化或者淀粉大分子發生自身的聚合,會降低淀粉的接枝率,接枝聚合應在氮氣或惰性氣體的?;は陸?。

淀粉

影響淀粉接枝的因素

天然淀粉的接枝反應中所使用的淀粉原料,可以是玉米淀粉、紅薯淀粉、馬鈴薯淀粉等,甚至可以是變性淀粉,而淀粉的形態也沒有很明顯的要求,可以是顆粒狀的,也可以是糊化后的淀粉漿??捎糜詰矸勱又簿鄣牟槐ズ偷ヌ逵瀉芏?,丙烯腈類、醋酸乙烯類。苯乙烯類、丙烯酞胺類、丁二烯、苯乙烯等。天然淀粉與不同的單體接枝,具備不同的性質。

單體的選擇

為滿足疏水型纖維輕紗上漿的要求及天然淀粉的自身缺陷,確保接枝共聚物具有很強的粘著力,且耐磨性良好,漿膜比天然淀粉上漿品更為柔軟舒適。接枝不飽和單體應滿足三點:(1)增強天然淀粉的親水性和吸水性;(2)改善淀粉漿料的耐磨性以及其伸展強度;(3)選用具有相同官能團結構的不飽和單體。

引發劑的選擇

淀粉的接枝共聚反應,需要引發使淀粉基鏈上產生活性自由基,而自由基的含量將直接導致淀粉接枝率的多少,由此可見,引發劑的選擇至關重要。它不僅涉及到活性自由基的含量、引發速率的快慢更與影響到接枝共聚反應的時間長短,故對引發劑的研究一直是淀粉接枝共聚的重點。

高鈰離子(Ce4+)引發體系

高鈰離子是研究最早的也是研究最多的接枝共聚引發劑,引發效率高,反應時間短,重現性好。在選擇其他引發劑時,通?;嵫≡窀哳胬胱猶逑底魑握?。其最大的特點是在天然淀粉主鏈上生成較多的自由基,在不飽和單體上形成少量的自由基,故能使該反應生成很少的均聚物。但是,高鈰離子體系也有其自身的缺點,比如說,價格昂貴,是所有引發劑中最昂貴的,且反應的工藝條件十分嚴格,在一定程度上限制了其工業化生產,故如何高效、節能、循環使用高鈰離子體系引發淀粉的接枝共聚一直有待完善。

高錳酸鉀-酸引發劑

高錳酸鉀-酸引發劑在使用前,天然淀粉需要預處理,主要是將天然淀粉浸在高錳酸鉀的水溶液中,使高錳酸鉀被還原生成二氧化錳,在酸性條件下,終使淀粉主鏈上形成了活性自由基,再由自由基引發烯烴類不飽和單體接枝共聚,其中自由基的種類,由酸的種類和性質決定,但是該體系的酸液濃度不宜過大,當酸度過大,將阻礙接枝反應并引發副反應。

雙氧水引發體系

雙氧水引發體系通常和少量的還原劑一同使用,是因為少量的還原劑能降低體系的活化能,減少雙氧水的分解量。常用的還原機主要有硫酸亞鐵銨、硫酸鐵、硫脲,抗壞血酸等。該引發劑體系中最典型的是亞硫酸鐵雙氧水引發體系,又稱為Fenton's試劑。雙氧水引發體系的反應機理-般認為是亞鐵離子與雙氧水反應形成氫氧自由基(·OH),再由氫自由基引發天然淀粉接枝共聚反應。

輻射引發

輻射引發天然淀粉的接枝率高,反應生成的均聚物較少,但由于其價格昂貴且輻射源對人體的傷害很大,在一定程度上被限制使用。而微波引發天然淀粉的接枝共聚,高效、省時、節能吸引了研究者的注意,未來微波引發天然淀粉的接枝共聚反應將被更多的運用。

其他因素

影響天然淀粉接枝率的因素有很多,不僅只有前面提到的單體的選擇和引發劑的選擇,對于原材料的預處理和實驗方案的設計同樣很重要。例如,不同環境種植的玉米或馬鈴薯中所含的淀粉量有所差異,原材料還受種子、種植技術以及淀粉的提取技術的影響,由于天然淀粉的性能不穩定,直接導致淀粉接枝共聚率不理想。通過對原材料進行預處理,這些問題都可以避免的。經過預處理的天然淀粉材料,質量穩定且粘度合適為天然淀粉發生接枝共聚創造良好的環境。

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