机械活化淀粉与丙烯酰胺反相乳液接枝共聚反应的研究

淀粉接枝共聚物是一种新型功能性材料.研究了经机械活化预处理后的玉米淀粉与丙烯酰胺在反相乳液体系中的接枝共聚反应规律,分别考察了机械活化时间、反应时间、反应温度、油水比、引发剂浓度和淀粉单体比对单体转化率、接枝率和接枝效率的影响.实验结果表明,在本实验考察范围内的最佳反应条件是淀粉活化30 min、反应温度50℃、反应时间2 h、m(单体):m(淀粉)=1.6:1、V(油):V(水)=1.2:1、引发剂浓度1.46 mmol·L-1;在该反应条件下,单体转化率96%,接枝率56.7%,接枝效率85.3%.而原淀粉在类似条件下,单体转化率为72.5%,接枝率和接枝效率分别为46.9%和66.5%.机械活化作用破坏玉米淀粉的结晶区,与丙烯酰胺反应几率增大,有效地提高了玉米淀粉的化学反应活性.     

正交试验优选机械活化玉米淀粉-丙烯酰胺-丙烯酸三元接枝共聚的工艺条件

以机械活化预处理后的玉米淀粉为主要原料,丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为单体,采用反相乳液法合成了机械活化淀粉三元接枝共聚物;对机械括化玉米淀粉与AM/AA在反相乳液中接枝共聚反应的5个影响因素:单体配比、反应温度、中和度、引发剂浓度、油水体积比进行理论研究.以接枝率为考察对象,得到最佳反应条件为AM/AA质量比0.67、反应温度55℃、中和度85%、引发剂浓度7.30mmol/L、油水体积比1.2:1,在此实验条件下,单体转化率97.50%,接枝率58.95%,和接枝效率69.57%.对比坂淀粉在类似的条件下,单体转化率为90.70%,接枝率和接枝效率分别为53.55%和64.84%.机械活化显著的提高了玉米淀粉在反相乳液中的接枝共聚反应活性.     

机械活化对木薯淀粉醋酸酯化反应的强化作用

采用搅拌球磨机对木薯淀粉进行机械活化,以不同活化时间的木薯淀粉为原料,以醋酸酐为酯化试剂、甲磺酸为催化剂制备淀粉醋酸酯,并以取代度为评价指标,分别研究了机械活化时间、反应时间、反应温度、催化剂用量及醋酸酐用量对木薯淀粉醋酸酯化反应的影响. 结果表明,机械活化对木薯淀粉酯化反应有显著的强化作用,活化时间越长,取代度越高. 主要原因是机械活化使木薯淀粉紧密的颗粒表面和结晶结构受到破坏,降低了结晶度,酯化试剂更容易渗透到颗粒内部使淀粉醋酸酯化. 其他因素对淀粉酯化反应的影响规律受活化时间的制约,活化时间越长,酯化反应对反应温度、催化剂及醋酸酐浓度的依赖性越低. 并利用红外光谱对木薯淀粉、活化淀粉及高取代度淀粉醋酸酯的结构进行了表征.     

利用机械活化木薯淀粉制备淀粉磷酸酯的工艺研究

由于淀粉是一种多晶高聚物,其颗粒中一部分分子排列成疏松的非晶区,另一部分分子则排列成高度有序的结晶区,磷酸盐不易深入到颗粒内部,反应往往只能发生在颗粒表面,导致淀粉反应活性和反应效率较低,难以得到高取代度的产物.今利用自制的搅拌球磨机将普通木薯淀粉进行机械活化预处理,正磷酸盐为酯化剂,尿素为催化剂,干法制备淀粉磷酸酯.探讨了活化时间、磷酸盐用量、pH值、反应温度、反应时间和尿素用量对取代度(DS)和反应效率(RE)的影响,确定了最佳反应条件:活化时间1.5 h,磷酸盐用量12%,pH4.5,反应温度150℃,反应时间2 h,尿素用量2%.研究结果表明:机械活化预处理方法能显著提高木薯淀粉磷酸酯的DS和RE,表明机械活化能有效地提高木薯淀粉的化学反应活性.最佳工艺条件下木薯淀粉磷酸酯的DS和RE为0.0900和0.933.     

低共熔溶剂中玉米淀粉的酯化研究

以玉米淀粉为原料,顺丁烯二酸酐为酯化剂,脂肪酶Novozym 435为催化剂,在低共熔溶剂中合成了顺丁烯二酸酐酯化淀粉.通过傅里叶变换红外光谱和核磁氢谱测试证实了酯化淀粉的生成.同时,研究了反应温度对酯化淀粉取代度的影响.GPC测试结果表明,改性之后的酯化淀粉分子量明显提高.X射线衍射分析表明,酯化反应破坏了玉米淀粉的晶型和降低了淀粉的结晶度.差示扫描量热(DSC)证实,酯化淀粉结晶温度降低以及结晶度下降.扫描电镜结果表明,酯化反应导致淀粉颗粒表面粗糙,颗粒尺寸增大并呈现不规则形状.     

共辐照法制备羟丙基淀粉的影响因素北大核心

通过γ射线共辐照法制备了羟丙基淀粉,利用分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪测定了摩尔取代度、化学结构、微观形貌及结晶结构,并讨论了辐照剂量、反应物配比、催化剂及浸泡处理对摩尔取代度的影响,以及辐照接枝反应对羟丙基淀粉红外特征吸收、晶体结构和微观形貌的影响。结果表明:共辐照可以得到较低摩尔取代度的羟丙基淀粉,辐照剂量100 k Gy以下是辐照接枝效率较高的区间,而氢氧化钠的加入则可以有效提高摩尔取代度。     

共辐照法制备羟丙基淀粉的影响因素

通过γ射线共辐照法制备了羟丙基淀粉,利用分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪测定了摩尔取代度、化学结构、微观形貌及结晶结构,并讨论了辐照剂量、反应物配比、催化剂及浸泡处理对摩尔取代度的影响,以及辐照接枝反应对羟丙基淀粉红外特征吸收、晶体结构和微观形貌的影响。结果表明:共辐照可以得到较低摩尔取代度的羟丙基淀粉,辐照剂量100 k Gy以下是辐照接枝效率较高的区间,而氢氧化钠的加入则可以有效提高摩尔取代度。     

机械活化甘蔗渣与丙烯酸(钠)的接枝共聚反应

采用搅拌球磨对甘蔗渣进行机械活化,以不同活化时间的甘蔗渣为原料,过硫酸铵和亚硫酸钠为引发剂,在水溶液中与部分中和的丙烯酸进行接枝共聚反应。以接枝率和接枝效率为评价指标,考察了活化时间、丙烯酸与甘蔗渣的用量比、反应时间和反应温度等因素对接枝反应的影响。并采用SEM、FT-IR对甘蔗渣和产物进行表征。结果表明:机械活化明显强化了甘蔗渣与丙烯酸的接枝共聚反应,接枝率和接枝效率随着活化时间的延长而增大,主要是由于机械活化破坏了甘蔗渣中木质素对纤维素的包裹作用,降低纤维素的结晶度,提高了其反应活性。以活化1.5 h的甘蔗渣为原料进行接枝共聚反应,在反应时间为3 h、丙烯酸(体积,ml)与甘蔗渣(质量,g)的用量比为6、反应温度为60℃的条件下,制得接枝率和接枝效率分别为165.29%和82.70%的接枝共聚产物。     

机械活化甘蔗渣与丙烯[BF]酸(钠)的接枝共聚反应

采用搅拌球磨对甘蔗渣进行机械活化,以不同活化时间的甘蔗渣为原料,过硫酸铵和亚硫酸钠为引发剂,在水溶液中与部分中和的丙烯酸进行接枝共聚反应。以接枝率和接枝效率为评价指标,考察了活化时间、丙烯酸与甘蔗渣的用量比、反应时间和反应温度等因素对接枝反应的影响。并采用SEM、FT-IR对甘蔗渣和产物进行表征。结果表明：机械活化明显强化了甘蔗渣与丙烯酸的接枝共聚反应,接枝率和接枝效率随着活化时间的延长而增大,主要是由于机械活化破坏了甘蔗渣中木质素对纤维素的包裹作用,降低纤维素的结晶度,提高了其反应活性。以活化1.5 h的甘蔗渣为原料进行接枝共聚反应,在反应时间为3 h、丙烯酸（体积,ml）与甘蔗渣（质量,g）的用量比为6、反应温度为60℃的条件下,制得接枝率和接枝效率分别为165.29%和82.70%的接枝共聚产物。     

预处理制备苯甲酸淀粉酯及性能

选取3种方式对淀粉活化预处理,然后以活化淀粉为原料,以苯甲酰氯为酯化剂制备苯甲酸淀粉酯。利用IR、SEM及X射线衍射(XRD)对产物的结构和形貌进行表征,并测试产物黏度及乳化性能。结果表明,3种方式均能有效提高淀粉反应活性,而经胰酶活化的淀粉酯化产物苯甲酸淀粉酯的取代度最高(DS=0.201 2);且随着取代度的增大淀粉糊的黏度增加,乳液稳定性提高。     

玉米淀粉的机械活化效果分析

采用搅拌球磨机对玉米淀粉进行机械活化,分别研究了机械活化对玉米淀粉结晶结构、溶解度、表观粘度、冻融稳定性的影响。结果表明:机械活化使得玉米淀粉颗粒结晶结构受到破坏,结晶程度降低,在3h内使玉米淀粉由多晶态转变成非晶态。同时机械活化对玉米淀粉的理化性质产生显著的影响,糊化温度降低,冷水溶解度提高;淀粉糊的表观粘度下降,并能降低玉米淀粉糊的剪切稀化现象;淀粉分子易于重结晶,析水率增加,冻融稳定性降低。     

机械活化木薯淀粉制备双醛淀粉的研究

采用搅拌球磨机对木薯淀粉进行机械活化,以活化60 min的木薯淀粉为原料,NaIO4为氧化剂制备双醛淀粉,并以醛基摩尔分数为评价指标,考察活化时间、反应时间、反应温度、氧化剂用量、NaIO4浓度及体系pH等因素对木薯淀粉氧化反应的影响。结果表明,机械活化对木薯淀粉的氧化反应有显著的强化作用。双醛淀粉的醛基摩尔分数随活化时间的延长而增大;活化60 min的淀粉在反应时间90 min、反应温度30℃、n(NaIO4)∶n(AGU)=0.8∶1、NaIO4的浓度0.5 mol/L、体系pH=4的条件下制得的双醛淀粉x(醛基)=95.4%,而在相同条件下,由原木薯淀粉制得的双醛淀粉x(醛基)=58.2%。利用红外光谱仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对产物的结构进行了表征。     

Synthesis and Characterization of Maize Starch Acetates and its Biodegradable Film

Starch acetates (SA) were synthesized by maize starch reacting with acetic acid/acetic anhydride, using sulfuric acid as catalyst. The biodegradable films were produced by thermal gelatinization of starch suspensions blending raw starch or SA with different degree of esterification (DS) and polyvinyl alcohol (PVA). Fourier transform infrared spectrogram (FT-IR) data showed acetate was introduced into the molecule chain of starch. Different structure of aggregation supported between the modified starch and the raw starch was determined by the scanning electron microscopy (SEM). Differential scanning calorimetry indicated SA glass transition temperature reduced with increasing of its DS. X-ray diffraction pattern of SA revealed the crystallinity of chain starch was destroyed, forming many completely even amorphous areas. SEM studies showed that amorphous was raised with DS of starch acetates. The mechanical and hydrophobic properties of the films were better than those of raw starch/PVA. In 50 days outdoor soil burial biodegradable experiment in summer, the weight loss of the films was almost 50%.     

机械活化对木薯淀粉糊透明度的影响

采用搅拌球磨机对木薯淀粉进行机械活化,分别研究了机械活化对木薯淀粉糊透明度的影响和淀粉糊储藏过程中机械活化时间与淀粉糊浓度对其透明度的影响. 并通过X射线衍射研究了机械活化对木薯淀粉结晶结构的影响. 结果表明,机械活化作用时间越长,淀粉糊透明度越高. 这是由于机械活化使木薯淀粉颗粒结晶结构受到破坏,结晶程度降低,最终由多晶态转变成非晶态. 淀粉糊储藏过程(储藏温度4℃)中发生老化是引起透明度变化的主要因素. 机械活化时间为2 h的样品易老化,淀粉糊透明度迅速下降,而机械活化时间达3 h后木薯淀粉则过度降解,淀粉糊透明度下降变慢. 同时还发现,机械活化淀粉糊储藏过程其透明度的变化与糊浓度密切相关,当浓度在10 g/L左右时,机械活化淀粉糊不易老化,而浓度提高到50 g/L后,则老化加速,淀粉糊透明度迅速下降.     

机械活化强化甘蔗渣铝酸酯表面改性

采用自制搅拌球磨机对甘蔗渣进行机械活化预处理,以改性甘蔗渣的活化度、润湿接触角及甘蔗渣/液体石蜡体系黏度为评价指标,分别研究了铝酸酯用量和机械活化时间对甘蔗渣改性效果的影响,并采用XRD、FTIR对甘蔗渣和改性产物进行了表征。研究结果表明：经铝酸酯处理后甘蔗渣的活化度、接触角增加,与液体石蜡体系的黏度降低,当铝酸酯用量为3%时效果最佳;机械活化明显强化了甘蔗渣与铝酸酯的反应,铝酸酯改性机械活化甘蔗渣的接触角和活化度明显增加,与液体石蜡组成的体系黏度降低,当机械活化120 min时效果最佳;甘蔗渣经表面偶联改性后,在有机相中的分散性明显增加,铝酸酯改性机械活化甘蔗渣效果更为显著;X射线衍射分析表明,机械活化降低了甘蔗渣纤维结晶度,提高了其对铝酸酯的反应活性;FTIR分析表明,甘蔗渣表面的羟基与铝酸酯中的烷氧基团发生化学反应,有新的官能团Al-O-C产生,并在甘蔗渣表面形成一层铝酸酯分子层。     

甲基丙烯酸羟乙酯接枝改性淀粉的制备及性能

甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)与降解淀粉(ST)在过硫酸铵(APS)引发下,通过接枝共聚反应,制备了接枝改性淀粉,讨论了APS、HEMA、反应温度和反应时间对接枝效率(GE)和接枝率(GP)的影响。结果表明,在w(ST)=16.4%的水溶液中,当w(HEMA)=5.08%,w(APS)=0.84%时,于50℃反应280 min后,所得接枝改性淀粉的GE和GP分别为40%和27.5%。红外光谱(FTIR)和凝胶渗透色谱(GPC)确证了产物结构。复鞣革应用结果表明,接枝改性淀粉复鞣革的增厚率、丰满度、柔软性、弹性、发泡感等有所提升。接枝改性淀粉复鞣革的力学性能与参考样相当,产物具有复鞣性能。     

抗消化乙酰酯淀粉结构和结肠靶向性能研究

采用扫描电镜、X射线衍射和生物体外(In-V itro)降解等方法,对不同取代度DS的抗消化乙酰酯淀粉的颗粒形貌、结晶结构和生物降解性能进行了研究。结果表明:乙酰酯淀粉的颗粒表面变得粗糙并发生破损;随着乙酰基团取代度的增大,淀粉的抗消化性能不断提高,当DS>2时,淀粉中抗消化淀粉质量分数达到90%以上,其结晶结构也由A型向V型转变。生物体外降解试验表明,抗消化乙酰酯淀粉薄膜在模拟人体上消化道环境中的降解程度低于2.5%,在人工模拟结肠环境中的微生物降解程度为30%—50%,显示出潜在的结肠靶向性和微生物降解性。由此可见,抗消化乙酰酯淀粉适合作为菌群触发型口服结肠靶向药物控释载体材料。