含淀粉颗粒的反相乳液体系构建与稳定性研究
淀粉是重要的天然高分子，在造纸、食品、纺织等工业领域具有广阔的应用前景。 木薯淀粉是广西特色天然资源，是价廉、可再生的天然高分子化合物。由于资源可持续发展战略的提出和人类环保意识的增强，对淀粉进行变性处理是当今研究的热点。淀粉接枝共聚物是一类新型的功能高分子材料，兼具天然与合成高分子聚合物的性能，广泛应用于轻工、化工、环保、油田化学品等工业领域”1-4”。 反相乳液技术是继乳液聚合方法之后派生出来的一种新的聚合技术，该方法具有聚合速率快，产物固含量高、分子量大且分布窄，反应条件温和等特点”5”。近年来，将反相乳液聚合技术用于淀粉与亲水性单体接枝共聚的研究引起了极大的兴趣”6-8”。以淀粉大分子为底物形成反相乳液体系的稳定性对聚合速率、产品产量和质量等有重要影响，然而有关含淀粉颗粒的反相乳液体系构建与稳定性研究报道较少。 在反相乳液聚合反应过程中，乳液体系稳定性是保证聚合反应顺利进行的关键所在，稳定性是评价乳液性能的重要指标之一，因此对反相乳液稳定性的研究具有实际意义和理论价值。但是目前对淀粉反相乳液聚合的研究主要集中在聚合手段方面”1,5,9”，对淀粉反相乳液聚合体系稳定性的研究尚显不足，致使反相乳液聚合存在效率低，成本高，均聚率高，在聚合过程中易分层等问题。 本研究在淀粉亲水性单体接枝共聚行为和动力学行为研究的基础上，对影响反相乳液体系稳定性的诸因素进行了全面系统的考察，并对淀粉颗粒对乳液体系影响机理进行探讨。 首先以Span80和Tween80为复合乳化剂，制备了稳定的W/O型原淀粉丙烯酰胺反相乳液。探讨了乳化剂HLB值、油水比、乳化剂用量对乳液类型及稳定性的影响，得到最佳配方：乳化剂HLB值6.49、油水比1：1、乳化剂用量3％。在此反相乳液体系中，成功进行了淀粉丙烯酰胺接枝共聚反应，通过正交实验得到最佳工艺条件为反应温度50℃、反应时间2h、引发剂浓度0.0175mol/L、单体与淀粉质量比1.5。在此实验条件下合成的淀粉丙烯酰胺接枝共聚物之聚合率和接枝效率分别可达95.46％和95.10％以上”10”。 其次以液体石蜡为油相，烯类单体的水溶液为水相，Span80和OP-4为复配乳化剂，制备反相乳液。考察了乳化剂HLB值及浓度、水相体积分数Φ、单体用量及固相淀粉颗粒对乳液类型及稳定性的影响规律。实验结果显示：乳化剂HLB值对乳液类型及稳定性影响显著，在HLB=4.3～6.1范围内，能形成稳定的W/O型乳液；乳化剂最佳浓度为5％～8％；Φ 应小于50％；单体将导致反相乳液稳定性降低；固体淀粉的存在有利于形成W/O型反相乳液，并且能使反相乳液体系的稳定性明显提高. 通过对原淀粉反相乳液接枝共聚反应和机械活化淀粉的理化性能研究发现”12,15”。淀粉经机械活化后结晶结构受到破坏，理化性能发生显著改变，能明显提高淀粉的化学反应活性。因此，将机械活化强化手段引入淀粉接枝共聚反应中，可提高淀粉的化学反应活性，充分利用淀粉原料，降低生产成本。实验分别制备了木薯淀粉和机械活化木薯淀粉/石蜡/乳化剂/单体-水五元体系的反相乳液，考察了影响反相乳液稳定性的各个因素，采用电导法和稀释法判定乳液类型，测定了该反相乳液体系的粒径分布大小。为淀粉反相乳液聚合的研究提供基础数据。
反相乳液聚合 乳液体系 淀粉颗粒 稳定性 接枝共聚 乳化剂 淀粉丙烯酰胺接枝共聚物
童张法 谢新玲 尚小琴 张友全 龚福忠
广西大学化学化工学院，南宁 530004 广西大学化学化工学院，南宁 530004 广州大学化学化工学院 广州 510006
国内会议
南宁
中文
443-444
2008-05-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）