离子液体对反应共混制备马来酸淀粉酯的影响.pdf

第46卷第10期
开发
Vol46 No 10
2017年10月
Technology & Development of Chemical Industry
Oct.2017
离子液体对反应共混制备马来酸淀粉酯的影响
谭登峰,庞锦英,叶西项',莫美忠
(1.广西师范学院化学与材料科学学院,广西南宁530001:2.南宁学院,广西南宁530200)
摘要:本文以木薯淀粉为原料,马来酸(MAH为酯化剂,加入离于液体,通过反应共混制备马来酸木薯淀
粉酯(MS)》研究了离子液体种类、离子液体用量、马来酸酐用量对淀粉酯取代度(①S)的影响,并采用FT-IR、XRD
DSC、TG对MS进行结构及性能表征。结果表明、当1离子液体1烯丙基3-甲基咪唑氯盐 AMIMICIF的用量为干淀粉基的
1.5wr%时,MS的取代度最高。在淀粉过量的情況下,随着MAH的増增加,取代度先逐渐増人,然后趋于半衡。ド-IHR
结果表明马来酸酐成功接被到了木薯淀粉链上。XRD、DSC、TG表明酯化反应破坏了原淀粉的结晶结构,使化淀
粉具有较低的热分解温度。
关键词:木薯淀粉;马来酸酐;离子液体;反应共混
中图分类号:TO072
文献标志码:A
文章编号:1671-990201710-000-06
随着社会的快速发展,自色污染越来越严重,油作为新型的玉米淀粉増塑剂,制备热塑性淀粉膜,
开发出一种新的可生物降解的替代物,已经迫在原子力显徽镜表明, AMIMICI或 AMIMICI/甘油增
眉睫。淀粉的化学式为(C,H10O3,分子量一般在塑的淀粉膜颗粒只有约10nm,塑化效果明显,提高
12000480000之间。木薯淀粉的分子量一般在「 A MINICI I的含量,可提高TPS的电导率。除塑化加
在900003560000と间,具有来源丰富、分布广泛、工改性之外,目前对淀粉及淀粉衍生物研究比较多
成本低廉等优点,是一种可在自然界中完全分解以的是经酯化反应、瞇化反应、开环反应等常见化学改
及再生的高分子聚合物"。此外,淀粉还属于半结性手段,对淀粉分子链上葡苟糖单元的3个羟基进
晶聚合物,具有相对复杂的结晶性行为,其结晶度行化学修饰,从而实现淀粉结构的化学改性
(Xc)约为15%~45%。这些特性使得淀粉及淀粉般的各类链长的酸酐和脂肪酸或脂肪酸衍生物均可
基材料可应用于生物降解塑料中。然而,淀粉出于用于改性淀粉,可改善淀粉的亲水性、成膜性等。在
本身的一些特性,需要对其进行一定的改性,才能广众多淀粉化学改性过程中,学者们除了热衷研究醋
泛应用于各领域。因此淀粉及淀粉基改性材料的酸酐、硬脂酸甲酯等酯化剂之外,在反应溶剂和催化
相关研究越来越受到人们的青眯。
剂等方面也有很大的研究热情,阻随着环保观念的
离子液体是近年来兴起的一类极具应用前景的川强,绿色溶剂和绿色催化剂也不断被人们青睐
绿色溶剂,其在淀粉改性方面的研究也较多见。法离了液体由于其绿色环保性,被大量用于淀粉的化
国学者 Abdulkader Sankri等以离了液体 MIMI」学改性。Iano" Ahi gang等?以各类离了液体代
作为増塑剂増塑淀粉,通过双螺杆挤出机挤出替传统溶剂DMSO作为反应溶剂,研究玉米淀粉在
制得具有导电性的热塑性淀粉,且该塑化淀粉比不同离子液体中的溶解情况,待淀粉完全溶解后加
油增塑的热塑性淀粉的吸水率要小,拉伸性能更优入醋酸酥、月桂酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯等
良。 Wang Ning等?以 AMIMCI和 LAMIMJCI/甘酯化剂进行反应,结果表明,在离子液体反应介质中
基金项目:南宁市科学研究与技术开发计划项目(201.51264):;南宁市邕宇区科学研究与技术川发计划项目(20140213A):南宁学
院科研项目(2017XJ26
作者简介:谭登峰(1988-),男,硕士,从事天然高分子材料研究,ビ-mail:tdflxel314c163.com
通信联系人:莫羨忠(1959-),男,博士,教授.从事高分子材料研究
收稿日期:2017-06-26
万方数
化工技术与开发
第46卷
可以实现淀粉的无催化均相合成,且可以合成出取1.2马来酸淀粉酯的制备
代度较高的淀粉。Xie2以离子液体[BMM
参照前期研究的制备方法叫,按一定配比准确
作为溶剂,不但研究了氢氧化钠、吡啶等催化剂对合称取绝干淀粉、马来酸酐、离子液体,先高速混合
成淀粉取代度的影响,而日还研究了酷酸阡、磷酸札中混合,再在密炼机中进行反应共混改性一段时
盐等在离子液体中与淀粉的反应情况。研究结果表间,出料。待反应产物冷却后,粉碎,用少量的丙
明离子液体在淀粉绿色化学改性中有很好的研究价洗涤数次,直至滤液滴入硝酸银溶液无沉淀为止,洗
值
净产物至50℃烘箱中烘至恒重。
通过反应挤出法对淀粉进行化学改性也是学者
的一个研究热点。淀粉经反应挤出后也可以实现1.3测试与表征
化、开环、藤化等反应,而且反应耗时短,工艺简便,1.3.1取代度(DS)测定
容易实现品的工业化生。淀粉的酯化反应
利用酸碱反滴定法将1.00g0索氏提取后的纯
在反应挤出法研究中更为突出,20世纪末荷兰学者样和75%的乙醇水溶液10mL置于250mL碘量
Robbert?就有报导,以醋酸乙烯階为階化剂,氢氧瓶中,加入0.5ml?L的NaOH溶液10mL,在常
化钠为催化剂,水为増塑剂,通过双螺杆挤出机挤出温下搅拌1h,进行皂化,加入2滴酚酞指示剂,用
制得DS在0.05-0.2的乙酰基化淀粉、而且酷酸0.5mol!.'盐酸溶液进行滴定,直至颜色消失为止。
乙烯啼的利用率很高,达到80%以上。 Hanna1
以原木薯淀粉做空白实验,通过公式(1)计算取代
不同链长的酸酐为酯化剂,氢氧化钠为催化剂,改度(DS)
变酯化剂的种类和加入水平,通过相同的反应挤出
100%
1000×2·m
工艺制得不同取代度的脂肪酸淀粉。B. Muria-
162·W
Pacola ls以醋酸酐、正辛烯琥垍酸酐(n-OSA)为喘
(2
98×(100)-W
化剂,通过单螺杆挤出机制得具有优良乳化性的淀
式中,WA为马来酸酐取代基的含量,%;m为
粉。以 Ramani Narayan"为首的比利时、美国、样品的质量,g;V。为空白试样消耗的IC体积
法国、韩国等国学者,利用马来酸酐优越的化学和物mL;V1为试样消耗的C体积,mL;C为CI溶液
理性能,以马来酸酐为酯化剂,甘油为增塑剂,玉米的浓度,ml?L
淀粉为原料,在165℃左右的双螺杆挤出机中通过1.3.2FTR测试
熔融挤出制得马来酸塑化淀粉(MTPS),马来酸酐利
采用1S10HTR红外分析仪,将索氏提取后的
用率在85%以上,FIR和二维NMR证明马来酸纯样,溴化钾压片法,扣描范围:4000500cm,扣描
成功接枝到了淀粉链上。
分辨率4cm,结果取32次打描的平均值
本文以广西的木薯淀粉为原料,马来酸阡1.3.3X射线衍射(XRD
MAHI为吽化剂,加入离子液体,通过反应共混制备
采用XD-3型X射线衍射仪刈淀粉进行扫描
马来酸木薯淀粉酯(MS)。研究了离了液体种类、离测试。测试条件为Cu-Ka射线,Ni滤波,扣描范
了液体用量、马来酸酐用量对淀粉酯取代度(S)的围109~-40°,步宽0.02°,电压3V,电流25mA。
影响,并采