close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12849

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.02.28
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 08B 31/00
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОННОГО КРАХМАЛА
(21) Номер заявки: a 20080095
(22) 2008.01.29
(43) 2009.08.30
(71) Заявитель: Учреждение Белорусского государственного университета
"Научно-исследовательский институт физико-химических проблем"
(BY)
(72) Авторы: Бутрим Сергей Михайлович; Бутрим Наталья Степановна;
Бильдюкевич Татьяна Дмитриевна;
Юркштович Татьяна Лукинична (BY)
BY 12849 C1 2010.02.28
BY (11) 12849
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение Белорусского государственного университета "Научно-исследовательский институт
физико-химических проблем" (BY)
(56) US 4464528, 1984.
EP 603727 B1, 1994.
US 6746542 B1, 2004.
UA 9814 U, 2005.
US 4332935, 1982.
JP 6-100603 A, 1994.
SU 1735465 A1, 1992.
EP 737210 B1, 1999.
RU 2220247 C2, 2003.
RU 2127279 C1, 1999.
GB 1156220, 1969.
US 6855819 B2, 2005.
EA 200501782 A1, 2006.
(57)
Способ получения катионного крахмала, включающий выдерживание при 30-65 °С
водной суспензии крахмала с аммонийным хлорсодержащим соединением и щелочью,
отличающийся тем, что в качестве аммонийного хлорсодержащего соединения используют триметиламмоний хлорид, в реакционную смесь дополнительно вносят эпихлоргидрин при мольном соотношении эпихлоргидрина, триметиламмоний хлорида, крахмала и
щелочи, равном 1,0 : 1,0 : (0,87-16,5) : (1,49-2,81), выдерживают при перемешивании в течение 5 часов при комнатной температуре, а затем в течение 4-12 часов при 30-65 °С.
Изобретение относится к области химии полисахаридов и касается способа получения
катионных крахмалов, являющихся важными коммерческими продуктами, широко используемыми в качестве добавок в целлюлозно-бумажной, текстильной, химической и
других областях промышленности.
Получение катионных крахмалов может выполняться различными способами (сухим,
"мокрым", экструзионным) и заключается во введении в макромолекулу крахмала функциональных групп, несущих положительный заряд [1-3].
Среди достаточно широкого спектра реагентов наиболее часто для этих целей используется 3-хлоро-2-гидроксипропилтриметиламмоний хлорид (ХГПТМАХ) или 2,3эпоксипропилтриметиламмоний хлорид (ЭПТМАХ).
Известен способ получения катионных крахмалов путем нагревания (Т = 35-60 °С)
суспензии кукурузного крахмала с ХГПТМАХ в присутствии катализатора (NaOH и СаО)
BY 12849 C1 2010.02.28
и реагента (сульфата натрия), предотвращающего желатинизацию крахмала в ходе протекания реакции [4].
Недостатком известного способа является использование дорогостоящего реагента,
который требует трудоемкого синтеза, кроме этого получаемый катионный крахмал в процессе синтеза подвергается желатинизации, что затрудняет его выделение и требует для
предотвращения этого процесса использования дополнительно сульфата натрия (до 50 %
от массы нативного крахмала).
Задача изобретения - разработка способа получения катионного крахмала с использованием более доступных и дешевых исходных реагентов при одновременном устранении
желатинизации крахмала в ходе протекания реакции.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения катионного крахмала,
включающем выдерживание при 30-65 °С водной суспензии крахмала с аммонийным
хлорсодержащим соединением и щелочью, в качестве аммонийного хлорсодержащего соединения используют триметиламмоний хлорид, в реакционную смесь дополнительно
вносят эпихлоргидрин (ЭХГ) при мольном соотношении эпихлоргидрина, триметиламмоний хлорида, крахмала и щелочи, равном 1,0 : 1,0 : (0,87-16,5) : (1,49-2,81), выдерживают
при перемешивании в течение 5 часов при комнатной температуре, а затем в течение 4-12
часов при 30-65 °С.
Сущность изобретения иллюстрируется примерами.
Пример 1.
В круглодонную колбу емкостью 500 мл, помещенную на водяную баню и снабженную механической мешалкой, капельной воронкой и термометром помещают 46,0 г (0,25
моль) крахмала (содержание влаги 12 %), 100 мл дистиллированной воды и 1,44 г (0,0151
моль) триметиламмоний хлорида (СН3)3N⋅HCl. Полученную суспензию перемешивают
при комнатной температуре и добавляют 1,20 мл (1,40 г; 0,0151 моль) ЭХГ. Через 5 часов
к полученному раствору приливают 15 мл 10 %-ного водного раствора NaOH (0,0425
моль). При этом температуру водяной бани увеличивают до 40 °С и реакцию проводят в
течение 12 часов при постоянном перемешивании. После этого добавляют 3 мл 25 %-ного
раствора соляной кислоты для прекращения реакции, перемешивают в течение 5 мин. Затем осадок катионного крахмала отделяют на фильтре и промывают водноизопропанольной смесью (1:1) до отсутствия качественной реакции на Cl − в промывных
водах. Еще раз промывают осадок 50 мл изопропанола и высушивают в сушильном шкафу
при Т = 50 °С. Выход катионного крахмала 44,0 г, содержание азота (N) 0,071 %, степень
замещения (СЗ) = 0,0031. Синтезированный катионный крахмал клейстеризуется в горячей воде (Т = 70-80 °С).
Примеры 2-5.
Опыты проводятся аналогично примеру 1, отличие заключается в добавлении различных количеств (СН3)3N⋅НСl, ЭХГ и NaOH. Данные экспериментов приведены в таблице.
Пример 6.
В круглодонную колбу емкостью 500 мл, помещенную на водяную баню и снабженную капельной воронкой и термометром, помещают 46,0 г (содержание влаги 12 %) крахмала, 100 мл дистиллированной воды и 2,74 г (0,0287 моль) триметиламмоний хлорида.
Полученную суспензию перемешивают при комнатной температуре и добавляют 2,25 мл
(2,66 г; 0,0287 моль) ЭХГ. Через 5 ч к полученному раствору приливают 15 мл 10 %-ного
водного раствора NaOH (0,0425 моль). При этом температуру водяной бани увеличивают
до 65 °С и реакцию проводят в течение 4 ч. После этого к раствору добавляют 3 мл 25 %ного раствора соляной кислоты для прекращения реакции, перемешивают в течение 5
мин. Затем осадок катионного крахмала отделяют на фильтре и промывают водноизопропанольной смесью (1:1) до отсутствия качественной реакции на СГ в промывных
водах. Еще раз промывают осадок 50 мл изопропанола и высушивают в сушильном шкафу
при Т = 50 °С. Выход катионного крахмала 44,0 г, содержание азота 0,42 % (СЗ = 0,045).
Синтезированный катионный крахмал не клейстеризуется в горячей воде (сильно сшитый
катионный крахмал).
2
BY 12849 C1 2010.02.28
Пример 7.
В круглодонную колбу емкостью 500 мл, помещенную на водяную баню и снабженную механической мешалкой, капельной воронкой и термометром помещают 46,0 г (0,25
моль) крахмала (содержание влаги 12 %), 100 мл дистиллированной воды и 2,74 г (0,0287
моль) триметиламмоний хлорида. Полученную суспензию перемешивают при комнатной
температуре, приливают 15 мл 10 %-ного водного раствора NaOH (0,0425 моль), а затем
добавляют 2,25 мл (2,66 г; 0,0287 моль) ЭХГ. Через 5 часов температуру водяной бани
поднимаем до 65 °С и реакцию проводят в течение 4 часов. После этого к раствору добавляют 3 мл 25 %-ного раствора соляной кислоты для прекращения реакции, перемешивают
в течение 5 мин. Затем осадок катионного крахмала отделяют на фильтре и промывают
водно-изопропанольной смесью (1:1) до отсутствия качественной реакции на СГ в промывных водах. Затем промывают осадок 50 мл изопропанола и высушивают в сушильном
шкафу при Т = 50 °С. Выход катионного крахмала 44,5 г, содержание азота 0,49 %
(СЗ = 0,054). Синтезированный катионный крахмал не клейстеризуется в горячей воде
(сильно сшитый катионный крахмал).
Заявляемый способ позволяет получать сшитые катионные крахмалы при использовании более доступных и дешевых исходных реагентов, устраняет желатинизацию полученного крахмала. Кроме того, по заявляемому способу могут быть получены как катионные
крахмалы, растворимые в горячей воде, и используемые в целлюлозно-бумажной промышленности, так и сшитые катионные крахмалы, которые не подвергаются клейстеризации и могут быть использованы в качестве адсорбентов красителей и различных
токсических веществ [5, 6].
№ n (ЭХГ), n((CH3)3N⋅HCl), n (NaOH),
N, % (СЗ) Выход, г
Примечание
опыта моль
моль
моль
0,15
2
0,0190
0,0190
0,0425
44,3
клейстеризуется
(0,012)
0,24
3
0,0217
0,0217
0,0425
41,6
клейстеризуется
(0,023)
0,36
4
0,0242
0,0242
0,0425
42,6
не клейстеризуется
(0,038)
3,15
5
0,286
0,286
0,425
44,8
не клейстеризуется
(0,54)
Источники информации:
1. D.В. Solarek. Cationic starches, in Modified starches: Properties and uses (Ed. O.B.
Wurzburg), CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida. 1986. - P. 113-129.
2. W. Nachtergaele. The benefits of cationic starches for the paper industry // Starch/Starke,
1989. - V. 41. - P. 27-31.
3. Radosta S., Vorwerg W., Ebert A., Begli A., Grulc D., Wastyn M.. Properties of lowsubstituted cationic starch derivatives prepared by different derivatisation processes // Starch/Starke.
2004. - V. 56. - P. 277-287.
4. Патент США 4464528, 1984.
5. Wu-Chung Chan, Tzu-Ping Fu. Mechanism of removing chlorophenolic compounds from
solution by a water-insoluble cationic starch. // Journal of Polumer Research - V. 4, № 1, 1997. P. 47-55.
6. Shi-Mei Xu, Jia Wei, Shun Feng e.a. A study in the adsorption behaviors of Cr (VI) on
crosslinked cationic starches. // Jornal of Polymer Research. - V. 11, 2004. - P. 211-215.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
80 Кб
Теги
by12849, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа