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新型淀粉基表面活性剂的制备及性能研究

孙丹丹  
【摘要】: 随着生活水平的提高,人们对洗涤用品的安全性能要求越来越高。传统的表面活性剂是以石油和天然油脂为原料,但石油存在资源枯竭、价格上涨的可能,迫使人们去寻找新的原料来源。以淀粉为原料制备的高分子表面活性剂具有无毒、无污染、易生物降解等特点,可广泛应用于食品工业、农业、洗涤剂、化妆品等领域,是表面活性剂工业一个重要的发展方向。 本论文以木薯淀粉为原料,通过物理、化学的方法,制备具有特殊表面性质的表面活性剂。利用各种分析手段,对阶段性产物的结构与性能进行表征。 对木薯原淀粉进行机械球磨,探讨了机械活化对木薯淀粉结构和性能的变化。研究结果表明:机械活化对木薯淀粉的表面结构有严重的破坏作用,颗粒出现裂缝和碎片,结晶结构破坏,晶格尺寸变小,甚至残缺。淀粉颗粒的粒径得到有效降低,比表面积增大,淀粉分子中游离羟基数量增多,反应活性提高,随着活化时间的延长,溶解度增大,糊液黏度减小,黏度稳定性增加。 将活化木薯淀粉与氧化剂在CuSO4·5H2O催化的条件下反应,以羧基含量为评价标准,较佳工艺为:反应时间1.5h,反应温度40℃,氧化剂用量10%绝干淀粉,催化剂用量0.1%绝干淀粉,pH=9,在此条件下可制得羧基含量为0.24的氧化淀粉。对氧化后淀粉的结构和性能进行分析,结果表明:氧化后木薯淀粉颗粒表面质感疏松,出现深浅不一的凹痕及缺陷,氧化程度较大时,淀粉被降解生成很多碎片,且大量黏在一起;氧化淀粉的结晶结构与球磨6h的木薯原淀粉基本相同。另外,氧化淀粉的羧基含量越高,糊液的透明性越高,析水率越低,凝沉性越弱,冻融稳定性越好。 研究了木薯氧化淀粉与十二烯基琥珀酸酐(DDSA)的反应,探讨DDSA用量对产物取代度的影响,并对结构和性能进行研究。研究结果表明,不同羧基含量的木薯氧化淀粉制备高取代度SSDS所需的DDSA量不同。SSDS的红外光谱图显示,在1566 cm~(-1)出现新的吸收峰,它代表的是C=C的特征吸收峰,说明SSDS制备成功。SSDS的结晶结构与氧化淀粉基本相同,取代度越高,淀粉颗粒表面受损越严重,糊液的透明性增大,凝沉性越弱,表面张力越低,最低达到31.408mN/m。与APG的复配结果显示,表面张力可达到APG的标准,但表面活性较低。 研究了木薯淀粉的多元改性制备方法,并对不同方法制备的表面活性剂的性能进行测定。研究结果表明,合成的两性表面活性剂具有较低的表面张力,LX48产品可达26.347 mN/m,MLX3产品为27.515 mN/m,分别比APG的表面张力低8.2%和4.1%,与APG复配后表面张力分别下降至26.123 mN/m和27.067 mN/m,乳化能力分别为87.3和90.1,表面活性较优。


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