十二烷基苯磺酸酯淀粉的制備及性能研究

十二烷基苯磺酸酯淀粉的制備及性能研究

彈性淀粉擴展了淀粉的使用。通過對原始淀粉的改性反應，將淀粉與應用性能優(yōu)越的變性劑結合。生產的淀粉衍生物不僅具有淀粉和變性劑的綜合能力，而且還有幾個不具有任何特征的特點，如十二烷基磺酸酯粉末。變性淀粉的黏度和黏度熱穩(wěn)定性是變性淀粉的重要應用性能,但相關研究較少。本實驗以玉米淀粉為原料,以十二烷基苯磺酸鈉為酯化劑,制備十二烷基苯磺酸酯淀粉,用紅外光譜對其進行結構測定;并分別以不同物質的量的比的玉米淀粉和十二烷基苯磺酸鈉、不同的反應時間以及不同的pH值對十二烷基苯磺酸酯淀粉的取代度、黏度和黏度熱穩(wěn)定性的影響作規(guī)律性研究。旨在拓展玉米淀粉更廣泛的用途,確定變性淀粉的黏度和黏度熱穩(wěn)定性與制備條件的相互關系。1材料和方法1.1化學試劑的制備十二烷基苯磺酸鈉(AR)成都科龍化工試劑廠;磷酸(AR)石家莊市試劑廠;溴化鉀(AR)北京化學試劑公司;氫氧化鈉(AR)天津市科密歐化學試劑開發(fā)中心;玉米淀粉山西省忻州市云中淀粉廠。1.2電子天平梅特勒-托利多儀器FTIR-8400型紅外光譜儀日本島津公司;NDJ-7型旋轉式黏度計上海天平儀器廠;LA104型電子天平梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;SYC-15C型超級恒溫水浴南京桑力電子設備廠;101-3-BS型電熱恒溫鼓風干燥箱上海躍進醫(yī)療器械廠;H.H.S-21.5型電熱恒溫水浴鍋上海醫(yī)療機械廠。1.3生產原理1.4準備和測試1.4.1磷酸系玉米淀粉的制備稱取一定質量的十二烷基苯磺酸鈉,在加熱條件下使其溶于水,用質量分數10%的磷酸或氫氧化鈉溶液調節(jié)到一定pH值,冷卻后與一定質量的玉米淀粉混合,在室溫下攪拌30min,然后置于電熱恒溫鼓風干燥箱內,于120℃反應一定時間,冷卻后研細,得產品。1.4.2紅外光譜法用溴化鉀壓片法將制得的產物在紅外光譜儀上測定其紅外吸收光譜。1.4.3二烷基苯磺酸酯化淀粉黏度的測定稱取一定質量的十二烷基苯磺酸酯化淀粉,置于500mL三口燒瓶內,加入蒸餾水,配成質量分數6%的乳液。將三口燒瓶置于超級恒溫槽中,裝上冷凝器、攪拌器和溫度計并密封。打開升溫裝置、攪拌器和冷凝器,慢慢加熱并不斷攪拌。當裝有淀粉乳液的三口燒瓶內的溫度達到95℃時開始計時,并在95℃下保溫。從三口燒瓶中吸取淀粉乳液加入溫度也精確控制在95℃的黏度計的測定器內,在95℃條件下分別測定其1h和3h的黏度,重復兩次。1h黏度的算術平均值即為十二烷基苯磺酸酯化淀粉的黏度。用1h和3h黏度的算術平均值,根據公式計算其黏度熱穩(wěn)定性。1.4.4氫氧化鉀微紅外解反應物的制備精確稱取折算成干樣的樣品約5g,置于250mL錐形瓶中,加入50mL75%乙醇溶液,置于恒溫水浴鍋內,在50℃下恒溫0.5h,待冷卻后,加3滴質量分數1%酚酞指示劑,用0.5mol/L氫氧化鉀標準溶液滴定至微紅色。然后加入25.0mL0.5mol/L氫氧化鉀標準溶液,置于磁力攪拌器上攪拌72h,使樣品充分皂化。加3滴1%酚酞指示劑,用0.5mol/L鹽酸標準溶液滴定過量的氫氧化鉀標準溶液,滴定至無色,放置2h后再滴定至無色,記錄所消耗鹽酸標準溶液的體積V式中:V2結果與分析2.1二烷基苯磺酸鈉與玉米淀粉的物質的量的比對產物取代度、黏度和黏度熱穩(wěn)定性的影響在pH14、反應時間4h、十二烷基苯磺酸鈉與玉米淀粉不同物質的量的比條件下,用1.4.1節(jié)制備方法分別制備玉米淀粉和十二烷基苯磺酸鈉,并測定其取代度、黏度和黏度熱穩(wěn)定性,結果見圖1~3。從圖1~3可以看出:隨著十二烷基苯磺酸鈉與玉米淀粉的物質的量的比增大,產物的取代度、黏度和黏度熱穩(wěn)定性先增加后減小,當十二烷基苯磺酸鈉與玉米淀粉的物質的量的比為0.06時,產物黏度最大且黏度熱穩(wěn)定性最好。當十二烷基苯磺酸鈉與玉米淀粉的物質的量的比較小時,淀粉環(huán)上被取代的羥基較少,生成的十二烷基苯磺酸酯化淀粉的量就少,取代度、黏度和黏度熱穩(wěn)定性較小;當十二烷基苯磺酸鈉與玉米淀粉的物質的量的比逐漸增大時,生成的十二烷基苯磺酸酯化淀粉的量逐漸增加,所以產物的取代度、黏度和黏度熱穩(wěn)定性逐漸增加。當十二烷基苯磺酸鈉與玉米淀粉的物質的量的比增加到一定值以后,繼續(xù)逐漸增大時,產物的取代度、黏度和黏度熱穩(wěn)定性不再增加,反而下降。原因可能是:十二烷基苯磺酸鈉是一種表面活性劑,當其濃度較大時,易形成膠束,與淀粉接觸反應的幾率減少,且十二烷基苯磺酸鈉具有弱堿性,對酯化產物的水解有催化作用。2.2ph對十二烷基苯磺酸酯化淀粉穩(wěn)定性的影響在十二烷基苯磺酸鈉和玉米淀粉的物質的量的比0.06、反應時間4h、pH值不同的條件下,用1.4.1節(jié)制備方法分別制備十二烷基苯磺酸酯化淀粉,并測定其取代度、黏度和黏度熱穩(wěn)定性,結果見圖4~6。從圖4~6可以看出:隨著pH值的增大,十二烷基苯磺酸酯化淀粉的黏度逐漸增大。其原因是:由于在酸性條件下生成的十二烷基苯磺酸酯化淀粉和原淀粉被水解;在堿性條件下,隨著pH值的增大,生成的十二烷基苯磺酸酯化淀粉的取代度逐漸增加,所以產物的黏度和黏度熱穩(wěn)定性逐漸增大。pH值在6~8稍有波動,原因是在酸、堿條件下,酯化產物都會發(fā)生水解反應,但在堿條件下,水解反應較弱?？傮w來看,隨著pH值的增大,產物的黏度和黏度熱穩(wěn)定性都逐漸增大,在pH14時產物的黏度最大,且黏度熱穩(wěn)定性最好。2.3反應時間對磺酸酯化淀粉取代度的影響在十二烷基苯磺酸鈉與玉米淀粉的物質的量的比為0.06、pH14、反應時間不同的條件下,用1.4.1節(jié)制備方法分別制備十二烷基苯磺酸酯化淀粉,并測定其取代度、黏度和黏度熱穩(wěn)定性,結果見圖7~9。從圖7~9可以看出:在2~4h之間,隨著反應時間的增加,產物黏度逐漸增大,在3.5h達到最大,但此時的黏度熱穩(wěn)定性不是特別好;當反應時間達到4h,雖然黏度稍有所下降,但黏度熱穩(wěn)定性好,故4h為最佳反應時間;在4~5h之間,隨著時間的增加,雖然取代度仍然有所增大,但產物的黏度和黏度熱穩(wěn)定性都逐漸降低。2.4紅外光譜分析將在十二烷基苯磺酸鈉與玉米淀粉的物質的量的比0.06、pH14、反應時間4h的條件下用1.4.1節(jié)制備方法制得十二烷基苯磺酸酯化淀粉和玉米淀粉,用1.5節(jié)測定方法分別測定其紅外光譜,結果見圖10~11?；撬峄鶊FRSO3反應時間對十二烷基苯磺酸酯淀粉取代度的影響3.1用玉米淀粉與十二烷基苯磺酸鈉,可制備十二烷基苯磺酸酯化淀粉。在十二烷基苯磺酸鈉與玉米淀粉的物質的量的比0.06、反應時間4h、反應pH14條件下制備的十二烷基