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摘要:羧甲基淀粉钠(C8H11O7Na),简称CMS,是一种与羧甲基纤维素(CMC)结构和性质十分相近的新一代淀粉衍生物,有“工业味精”之称。本文主要考察了氯乙酸用量,氢氧化钠用量,酒精用量,反应温度和氯乙酸与氢氧化钠配比对溶胀度的影响,通过实验得出了氯乙酸与氢氧化钠最佳配比为1∶2,最佳反应温度为55℃,很大程度的提高了羧甲基淀粉钠的溶胀度。
关键词:羧甲基淀粉钠 取代度 溶胀度 立崩 交联反应
【中图分类号】R9 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801(2013)10-0578-02
溶胀度影响因素:以56g淀粉为固定量,考察氯乙酸用量A mol;氢氧化钠用量B mol;酒精用量C mL;反应温度D℃,对溶胀度的影响。
(1)氯乙酸用量对CMS-Na溶胀度的影响。固定淀粉用量56g,氢氧化钠用量9g,95%乙醇75mL,醚化反应温度65℃,反应时间为180min,氯乙酸用量:0.05mol~0.15mol,对溶胀度进行测定。氯乙酸量:0.05mol、0.1mol、0.15mol对应溶胀度:29ml/2g、52ml/2g、43ml/2g可以看出,一氯乙酸对溶胀度的影响很大,随着氯乙酸量的增多,溶胀度业随之增加,原是酸用量大时,酸分子易于淀粉分子接近,使醚化进行比较完全;当达到0.1mol时达到最大值,随后增加氯乙酸的量溶胀度降低,原因是副反应的程度增大,不利于正反应的进行。
(2)氢氧化钠用量对溶胀度影响。固定淀粉用量56g,氯乙酸用量8.4g,乙醇用量75mL,反应温度65℃,氢氧化钠用量:0.2mol~0.35mol。
NaOH用量(mol):0.15、0.25、0.3对应溶胀度(mL/2g):32、49、52可以看出,碱用量对溶胀度也有很大的影响,从理论上来说,1mol氯乙酸与1mol淀粉进行羧甲基化反应时,需要2molNaOH,1mol用以中和氯乙酸后形成氯乙酸钠,另1molNaOH用以中和氯乙酸钠与淀粉反应所生成的酸,实际所需大于2mol。
ClCH2COOH+NaOHClCH2COONa+H2O
ClCH2COONa+StOHStOCH2COONa+HCl
HCl+NaOHNaCl+H2O
反应过程中,既要满足有足够的碱与淀粉反应,产生活性中心,还要考虑加入氯乙酸后反应体系的pH不能过高,否则使Cl-Ac未扩散到淀粉分子内部便以产生CMS,影响取代的提高,使产品的光泽度不好,且感觉太硬。随NaOH浓度的增加,反应效率和取代度都随着增加,但当达到一定程度后由于在较高NaOH浓度时,副反应生成羟乙酸速度加快,导致取代度和反映效率下降。
(3)NaOH与氯乙酸配比对溶胀度的影响。固定淀粉用量56g,乙醇用量75mL,反应温度65℃。NaOH/Cl-Ac(mol):1.50、2.00、3.00对应溶胀度(mL/2g)31、52、42。在反应中,氢氧化钠与氯乙酸的配比是关键,由图中看出溶胀度随着比例的升高而增加,当达到2时达到最大值,随后下降。
(4)乙醇用量对溶胀度影响。固定淀粉用量56g,氯乙酸用量8.4g,氢氧化钠用量8.75g,反应温度65℃,乙醇用量:60~130mL。
乙醇(mL):60、80、130对应溶胀度(mL/2g):31、52、35。乙醇溶剂的极性大,反应中小分子容易渗透到淀粉颗粒内部,有利于反应进行。在反应过程中采用的是95%的乙醇溶剂,因为羧甲基淀粉钠可溶于水而不溶于醇类有机溶剂,在高于95%的溶剂中难以醚化反应。当加入的溶剂较少时,反应物浓度较高,不利于反应的充分进行,但当溶剂较多,溶液很稀时,有利于副反应的进行,进而也不利于反应进行。
(5)醚化温度对溶胀度影响。固定淀粉用量56g,氯乙酸用量8.4g,氢氧化钠用量8.75g,乙醇用量75mL,反应温度:45~70℃。
反应温度(℃):45、55、70对应溶胀度(mL/2g):21、48、25。醚化温度对反应有着很大的影响,当温度低时溶胀度不高,达到55℃时,是最佳温度,随后温度升高溶胀度明显降低,因为温度的升高可能导致淀粉的糊化,玉米淀粉的糊化温度为77℃,土豆的糊化温度为65℃,此反应的原料是土豆淀粉,当达到70℃以上时,已经达到了淀粉的糊化温度,进而溶胀度不高。
参考文献
[1] 杨丽莉.羧甲基淀粉钠的合成工艺及其结构表征[J].河北化工.2007,1(30):3~9
[2] 罗明生,高天慧.药剂辅料大全[M].成都:四川科学技术出版社,1995:77~79
[3] 刘宝.羧甲基淀粉钠的制备、应用和市场前景[J].化学工程师.1999,1:33~34
[4] 郑俊民.药用高分子材料学[M].北京:中国医药科技出版,2005:87~88
[5] 安俊健,李新平.羧甲基淀粉钠的合成与表征[J].造纸化学品与应用.2005,1:27~30
关键词:羧甲基淀粉钠 取代度 溶胀度 立崩 交联反应
【中图分类号】R9 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801(2013)10-0578-02
溶胀度影响因素:以56g淀粉为固定量,考察氯乙酸用量A mol;氢氧化钠用量B mol;酒精用量C mL;反应温度D℃,对溶胀度的影响。
(1)氯乙酸用量对CMS-Na溶胀度的影响。固定淀粉用量56g,氢氧化钠用量9g,95%乙醇75mL,醚化反应温度65℃,反应时间为180min,氯乙酸用量:0.05mol~0.15mol,对溶胀度进行测定。氯乙酸量:0.05mol、0.1mol、0.15mol对应溶胀度:29ml/2g、52ml/2g、43ml/2g可以看出,一氯乙酸对溶胀度的影响很大,随着氯乙酸量的增多,溶胀度业随之增加,原是酸用量大时,酸分子易于淀粉分子接近,使醚化进行比较完全;当达到0.1mol时达到最大值,随后增加氯乙酸的量溶胀度降低,原因是副反应的程度增大,不利于正反应的进行。
(2)氢氧化钠用量对溶胀度影响。固定淀粉用量56g,氯乙酸用量8.4g,乙醇用量75mL,反应温度65℃,氢氧化钠用量:0.2mol~0.35mol。
NaOH用量(mol):0.15、0.25、0.3对应溶胀度(mL/2g):32、49、52可以看出,碱用量对溶胀度也有很大的影响,从理论上来说,1mol氯乙酸与1mol淀粉进行羧甲基化反应时,需要2molNaOH,1mol用以中和氯乙酸后形成氯乙酸钠,另1molNaOH用以中和氯乙酸钠与淀粉反应所生成的酸,实际所需大于2mol。
ClCH2COOH+NaOHClCH2COONa+H2O
ClCH2COONa+StOHStOCH2COONa+HCl
HCl+NaOHNaCl+H2O
反应过程中,既要满足有足够的碱与淀粉反应,产生活性中心,还要考虑加入氯乙酸后反应体系的pH不能过高,否则使Cl-Ac未扩散到淀粉分子内部便以产生CMS,影响取代的提高,使产品的光泽度不好,且感觉太硬。随NaOH浓度的增加,反应效率和取代度都随着增加,但当达到一定程度后由于在较高NaOH浓度时,副反应生成羟乙酸速度加快,导致取代度和反映效率下降。
(3)NaOH与氯乙酸配比对溶胀度的影响。固定淀粉用量56g,乙醇用量75mL,反应温度65℃。NaOH/Cl-Ac(mol):1.50、2.00、3.00对应溶胀度(mL/2g)31、52、42。在反应中,氢氧化钠与氯乙酸的配比是关键,由图中看出溶胀度随着比例的升高而增加,当达到2时达到最大值,随后下降。
(4)乙醇用量对溶胀度影响。固定淀粉用量56g,氯乙酸用量8.4g,氢氧化钠用量8.75g,反应温度65℃,乙醇用量:60~130mL。
乙醇(mL):60、80、130对应溶胀度(mL/2g):31、52、35。乙醇溶剂的极性大,反应中小分子容易渗透到淀粉颗粒内部,有利于反应进行。在反应过程中采用的是95%的乙醇溶剂,因为羧甲基淀粉钠可溶于水而不溶于醇类有机溶剂,在高于95%的溶剂中难以醚化反应。当加入的溶剂较少时,反应物浓度较高,不利于反应的充分进行,但当溶剂较多,溶液很稀时,有利于副反应的进行,进而也不利于反应进行。
(5)醚化温度对溶胀度影响。固定淀粉用量56g,氯乙酸用量8.4g,氢氧化钠用量8.75g,乙醇用量75mL,反应温度:45~70℃。
反应温度(℃):45、55、70对应溶胀度(mL/2g):21、48、25。醚化温度对反应有着很大的影响,当温度低时溶胀度不高,达到55℃时,是最佳温度,随后温度升高溶胀度明显降低,因为温度的升高可能导致淀粉的糊化,玉米淀粉的糊化温度为77℃,土豆的糊化温度为65℃,此反应的原料是土豆淀粉,当达到70℃以上时,已经达到了淀粉的糊化温度,进而溶胀度不高。
参考文献
[1] 杨丽莉.羧甲基淀粉钠的合成工艺及其结构表征[J].河北化工.2007,1(30):3~9
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[3] 刘宝.羧甲基淀粉钠的制备、应用和市场前景[J].化学工程师.1999,1:33~34
[4] 郑俊民.药用高分子材料学[M].北京:中国医药科技出版,2005:87~88
[5] 安俊健,李新平.羧甲基淀粉钠的合成与表征[J].造纸化学品与应用.2005,1:27~30