淀粉磷酸酯物化性质

[db:作者] / 2023-01-06 00:00

淀粉磷酸酯

[结构式]

磷酸酯淀粉是淀粉与磷酸盐发生酯化反应生成的一种淀粉衍生物，磷酸为三价酸，能与淀粉分子中的三个羟基反应生成磷酸一酯、二酯和三酯，淀粉磷酸单酯是工业，上应用最广泛的磷酸酯淀粉，其分子结构如下。

[物化性质]磷酸酯淀粉是一种阴离子高分子电解质，带负电荷。白色至淡黄色粉末，几乎无臭，溶于热水，不溶于乙醇、丙酮、苯等有机溶剂。由淀粉与各种无机磷酸盐或有机含磷试剂反应制得。不同的工艺条件，可制成不同取代度的淀粉磷酸酯。经磷酸酯化的淀粉在外形上类似天然淀粉，但有良好的冷水分散性，糊化温度50～60℃，其糊液的透明性、稳定性较淀粉有明显提高，阴离子性明显增加。4%糊液pH值为6.25℃时黏度值为0.05Pa.s。

不同取代度的磷酸酯淀粉其性能也不同。

[制备方法](1)制备方法

磷酸酯淀粉的制备方法有干法、湿法和半干法三种。

①湿法工艺

磷酸酯淀粉的湿法生产工艺是指反应在液相条件下进行的，其工艺流程如图5-2所示。

图5-2 磷酸酯淀粉湿法合成工艺流程

湿法生产工艺比较成熟，现在国内外大部分工厂都是用湿法工艺生产。但必须消耗大量的水，而且需要对产生的废水进行处理。湿法工艺的优点是试剂与淀粉混合均匀度好，产品质量好，缺点是收率低，生产流程长，生产过程废水多，设备投资大等。

②干法工艺

干法工艺是指反应在固相条件下进行的。其工艺流程如图5-3所示。

图5-3 磷酸酯淀粉干法合成工艺流程

干法比较适合工业化生产，反应效率高、速度快、不产生废水、周期短。但目前国内干法生产工艺落后，特别是反应器不过关，淀粉和磷酸盐溶液很难混合均匀，产品质量不稳定。但由于投资少、能耗低、生产周期短等优点，因此具有一定的市场竞争力。

③半干法工艺

半干法工艺是指淀粉和磷酸盐的混合是在液相中进行，但反应是在固相中进行的一种方法。工艺流程如图5-4所示。

图5-4 磷酸酯淀粉半干法合成工艺流程

半干法设备要求不高，而且混合是在液相中进行的，只需普通的电动搅拌器即可，适合在实验室中制备。

(2)制备实例

单磷酸单酯通常用干法生产，将磷酸氢钠盐溶液与尿素在水中溶解并混匀，以喷雾形式加入到不断翻动的淀粉体中，待搅拌均匀，静止片刻，然后在40～50℃下将物料干燥，再升温至110～140℃，反应1～4h，即可制得淀粉磷酸单酯。在反应中添加的尿素具有催化作用，有研究表明，在反应过程中尿素与淀粉结构，反应的活性部位在尿素的氨基上，磷酸盐一部分酯化到淀粉羟基上的同时，又将与淀粉结合的尿素取代下来，从而扩大了磷酸基取代的位置，提高了磷酸基的取代度。在磷酸单酯改性淀粉生产中，所采用的磷酸盐酯化剂有正磷酸盐、三聚磷酸钠、偏磷酸盐和有机磷酸化剂，不同酸化剂使用比例方法不同，所得酯化产物的取代度也有一定的差异。如果采用一定比例磷酸二氢钠、磷酸氢二钠混合作酯化剂，尿素作催化剂，在一定pH值下，使酯化剂在淀粉中充分渗透后，在110～160℃温度下进行高温酯化反应，可获得0.012取代度的单磷酸酯淀粉。另外，随着挤压技术的发展，螺杆挤压机也可作为酯化反应器。但由于物料在挤压器中反应时间较短，选择合理酯化剂和催化剂及合理的挤压条件是制备理想磷酸酯淀粉的关键因素。

双酯型磷酸淀粉也是淀粉分子上两个羟基发生交联反应的产物，大多采用湿法生产。在碱性水悬浮液中使淀粉与氯氧化磷、磷酸、三偏磷酸盐、六偏磷酸盐反应便可制得该类产品，氯氧化磷在常温下反应，而三偏磷酸盐需在pH=10以上加热条件下进行反应。

[技术指标]企业标准

[应用]磷酸酯淀粉是一种用途广泛的淀粉衍生物，它的种种特性为其开辟了广阔的前景。在水处理中可作为缓蚀阻垢剂、絮凝剂。在食品领域中主要用途是作为乳化剂和增稠剂，适用于不同食品加工的应用。应用于纺织工业上浆、印染和织物整理，效果比原淀粉好且用量省。同时磷酸酯淀粉还可用于选矿矿砂沉降剂，铸造业中的砂芯胶黏剂。

①作为阻垢剂在水中加入少量的磷酸酯淀粉有抵制或防止积垢生成的效果。当磷酸酯淀粉加入水中的量为10mg/L时，就能防止或抑制锅垢的形成。同样，在含2～5.5g/L硫酸钙的海水中加入5～50mg/L的磷酸酯淀粉，就能阻止硫酸钙溶液的形成，从而能够分离出高纯度的食盐。

②絮凝剂磷酸酯淀粉是一种阴离子淀粉，可用作絮凝剂。有学者用磷酸酯淀粉处理废纸脱墨废水和精细化工厂的废水，收到了很好的效果。

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