一种在过氧化氢、金属催化剂特别是硫酸铜，和任选用于提高ｐＨ的试剂存在下，对淀粉或淀粉衍生物改性降低其粘度的方法，这样在改性起始时干物质含量至少为６０％。本发明专利技术还涉及改性的淀粉的应用尤其是在表面上胶的纸中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备低粘度淀粉的方法。淀粉是增加纸的干强度的最常用添加剂。在造纸机械中用于增加纸的干强度的淀粉有两种使用方法通过将淀粉加入到造纸机械的潮湿部分变成纸料(纸料淀粉(stock starch))或将淀粉溶液施用于干纸的表面(表面上胶淀粉(surface size starch))。利用淀粉的干强特性的第三种应用是作为涂层颜料的粘合剂，其中淀粉与合成橡胶一起使用将涂层颜料粘合到纸上。为了使淀粉可以用于上述的用途，必须以适当的方式对其进行改性。惯用的改性包括例如淀粉的阳离子化和链降解。要加入纸料中的淀粉一般通过向其中取代入阳离子铵基改性为阳离子形式，这样就利于淀粉粘附到阴离子性的纤维上。添加纸料淀粉的量一般为纸重量的0.5到1.5％。在作为表面上胶的应用中，要向纸中加入更多的淀粉，一般为纸重量的3到5％。由于高加入比例，淀粉溶液也必须更浓；根据设备，表面上胶溶液通常要求干物质含量为约8到15％，甚至倾向于使用更高的干物质含量。从未改性的粗淀粉制得的溶液的最大干物质含量仅为约5％，但它仍能被使用的设备泵送和配料。正因为此，在这种应用中淀粉必须改性为低粘度，即为了以更高干物质浓度泵送和配料，淀粉必须更稀薄。降低粘度可以通过降解淀粉链为更短的片断而实行，如通过氧化或酸水解。相应的改性也必须在要作为涂层颜料的粘合剂使用的淀粉上进行，因为涂层颜料加工的一个目标就是尽量高的干物质含量。在两种情形中，从纸的干燥成本的观点来看，当表面上胶或涂层之后纸再次干燥时，高干物质含量是有利的。为进行上述应用，淀粉的改性，如阳离子化或链降解，通常以浆状进行，也就是将淀粉和入水中然后用例如pH调节化学品和试剂处理该浆状物。通常改性也需要提高浆状物的温度。但是，淀粉浆状物的温度不能超过淀粉的溶解温度(凝胶化温度)，因为在改性之后淀粉还需要干燥回粉末，如果颗粒遭破坏就不能成功。当干燥被改性的浆状物产品时，约一半的浆状物的水被过滤除去，由此产生废水。为了避免形成废水，有人研发了所谓无水改性方法，其中添加化学品来干燥淀粉。无水阳离子化已有商品使用，也有涉及这种方法的相关的专利，如US4127563和DE3604796。降解淀粉链的无水改性也有专利。用过氧化氢无水氧化，其已知为一种浆状物方法(R.W.Kerr，Chemistry and Industry of Starch，Academic Press Inc.，1950，p.313和326)已经在WO 00/31145中公开。此外，使用酸或酸酐为催化剂用过氧化氢处理淀粉降低淀粉粘度。该方法中，淀粉加热到80到140℃数小时。在实际中该方法是酸催化因为在水汽影响下酸酐也转变成了酸。在专利文献US5766366中公开的另一种方法是作为无水方法应用的，该方法包括使用酸稀薄化，其也已知是浆状物方法。该方法中，使用水解淀粉糖苷键的化学品，用于在活塞流反应器(plug flowreactor)中的无水淀粉的降解，温度于21到77℃保持0.5到6小时。最短的反应时间可通过使用氯化氢气体，盐酸或硫酸而得。在前述两种方法中，反应在酸性条件下进行且产品在处理的末尾要中和。也可能使用过氧化氢使用金属催化剂在浆状物中降解淀粉，例如US3655644，US3975206和US2276984。在碱性或中性条件下，反应时间在宽范围内变动(如8到12小时)，最短反应时间为3小时。在酸性条件下反应时间在最优化条件下为2到5小时。在根据本专利技术的方法中，为了改性，对淀粉或淀粉衍生物进行处理，即在有金属催化剂存在下用过氧化氢降解淀粉或淀粉衍生物。该方法特征在于改性反应的起始时的反应混合物的干物质含量至少为约60％，有利地为至少约70％。在根据本专利技术的方法中，反应温度优选25到60℃，使用40到60℃尤其有利。在根据本专利技术的方法中，所需的淀粉的降解程度在反应时间为0.25到4小时就已经达到，通常在0.25到2小时内即可。相比于相应的浆状物方法(US36556648，US3975206)其优势除了更短的反应时间，还避免了形成废水。相比于上述公开的用过氧化氢酸催化处理(WO 00/31145)，其优势尤其在于使用明显更低的反应温度和更短的反应时间。从生产技术的观点来看前述两种事实自然是有利的，因为它们尤其可降低生产成本。另外，根据本专利技术的处理方法也能在中性和碱性条件下进行。其结果，相比于酸催化处理或仅用酸进行的处理，降低设备的腐蚀问题成一大优势。淀粉的降解可以通过如煮改性淀粉的淀粉溶液然后测量淀粉溶液的粘度的办法来评价。用根据本专利技术的方法降解的淀粉的粘度有利的处于15到300mPas的范围。这种淀粉的粘度已经用根据本专利技术的方法得到降低，其特别适于表面上胶和/或涂敷颜料的目的，有利的处于40mPas到300mPas范围内，特别有利为50到200mPas。所述的粘度值是在80℃测量的Brookfield100粘度值，且干物质含量为20％。进行煮时，联系到上述的粘度值，应在95℃煮15min。根据本专利技术的处理优选在几乎中性、中性或碱性条件下进行。因此用于提高pH值到中性或碱性pH范围的试剂在改性起始时特别进行添加，这样从终产物煮出的溶液的pH值基本在中性或碱性范围内。从终产物煮出的上胶的pH范围也可以在酸性范围内，例如pH3到5。PH值在降解改性的起始时为中性或碱性是有利的，且可以在最终为中性、碱性或酸性，这取决于反应条件。改性的起始时的pH在所有物质都加入且混合后，立即从成浆于水中的反应混合物中测得，其可以是例如7到10，8到10是有利的。研究表明，相比于酸性条件，在中性或碱性条件反应速率经常能令人惊奇的甚至更高，这使得当起始物是阳离子化的淀粉衍生物时产物更加有利，例如当制备阳离子化的表面上胶时，其要求淀粉既是阳离子化的又降解到较低粘度。因为阳离子化经常在高pH值下进行，所以阳离子化的产物不再进行使用了酸的处理过程是有利的，因为这会引入多余的盐到产物中。较低盐含量自然会使产物更纯。根据本专利技术的方法尤其有利之处在于在阳离子化之后立即降低淀粉粘度，例如在同一反应器中。当在碱性条件下进行无水阳离子化时，阳离子化中使用的碱催化剂可以在根据本专利技术的改性中使用，亦即淀粉的降解，这样降解就在碱性范围内开始，接近或实质上相同于在前的阳离子化过程，尤其是阳离子化结束时的pH值，这样根据本专利技术的改性就可以不必添加任何试剂来提高pH值。但是，反应混合物也可以含有来自阳离子化改性的调节pH的试剂。根据本专利技术的无水、阳离子化的淀粉的改性起始时的反应混合物的pH值为8到10是有利的。在阳离子化之后，有时候无水阳离子化的反应混合物的pH值为10到11。尤其是在下述情况为了下列改性的目的，也就是说将淀粉降解在例如8到10的范围内，无水阳离子化的淀粉的pH值也可用弱酸适当的降低，例如柠檬酸。根据本专利技术的方法能通过降解淀粉链来降低任何适当的淀粉或淀粉衍生物的粘度。作为淀粉，人们可以使用例如来自谷物，如玉米、小麦、水稻、燕麦等的淀粉或从例如块茎植物，如土豆或木薯分离出的淀粉。所用的淀粉可以是化学改性的淀粉衍生物，其可以通过例如引入阳离子或阴离子基团到淀粉上，进行醚化或酯化反应，或这些处理联用。淀粉衍生物可以在无水或半无水状态下进行改性，或以浆状本文档来自技高网...
【技术保护点】
在金属催化剂存在下，通过用过氧化氢处理所述的淀粉或淀粉衍生物来进行淀粉或淀粉衍生物改性的方法，其特征在于在改性反应起始时，反应混合物的干物质含量为至少６０％，优选至少７０％。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H克托拉，
申请(专利权)人：西巴特殊化学品控股有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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