Способ получения катионного крахмала

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОННОГО КРАХМАЛА(71) Заявитель Учреждение Белорусского государственного университета Научно-исследовательский институт физико-химических проблем(72) Авторы Бутрим Сергей Михайлович Бутрим Наталья Степановна Бильдюкевич Татьяна Дмитриевна Юркштович Татьяна Лукинична(73) Патентообладатель Учреждение Белорусского государственного университета Научно-исследовательский институт физико-химических проблем(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 1,01,0(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 2,3 эпоксипропилтриметиламмоний хлорид (ЭПТМАХ). Известен способ получения катионных крахмалов путем нагревания (Т 35-60 С) суспензии кукурузного крахмала с ХГПТМАХ в присутствии катализатора ( и СаО) 12849 1 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 1,01,0(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 (СН 3)3. 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(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 (11) до отсутствия качественной реакции нав 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 0,071 , 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 (СН 3)3 НС, ЭХГ и . 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(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 (11) 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 12849 1 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(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 (11) 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.(ЭХГ), 3)3),(СЗ) Выход, г Примечание опыта моль моль моль 0,15 2 0,0190 0,0190 0,0425 44,3 клейстеризуется),, .,, . 1986. - . 113-129. 2. . .// /,1989. - . 41. - . 27-31. 3..,.,.,.,.,// /. 2004. - . 56. - . 277-287. 4. Патент США 4464528, 1984. 5. - , - .-. //- . 4,1, 1997. . 47-55. 6. - ,,. //. - . 11, 2004. - . 211-215. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3