第一節(jié) 羰甲基淀粉的定義

羰甲基淀粉，簡稱CMS，具有白度好、乳化、分散、不結(jié)塊、增稠等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有水溶性、乳化性、粘附性及成膜性等優(yōu)良的工業(yè)性能，合成工藝簡單，價(jià)格低廉，已廣泛用于紡織、食品、日化、石油化工、醫(yī)藥、膠粘劑、造紙、冶金等 行業(yè) ，彌補(bǔ)了天然淀粉的缺陷。（可行性 研究 報(bào)告）

第二節(jié) 羰甲基淀粉的生產(chǎn)工藝

1、水媒法

以往把以淀粉在水懸浮液中反應(yīng),只能制取很低取代度的CMS工藝稱為水媒法,這種方法在工業(yè)上意義不大。這里介紹的水媒工藝也可以稱為半干法,該工藝生產(chǎn)過程中不使用有機(jī)溶劑,使用一定量的水作為反應(yīng)介質(zhì),醚化劑和燒堿以水溶液形式加入。由于反應(yīng)體系中水量較多,反應(yīng)物很易糊化凝膠,在捏合機(jī)中形成“團(tuán)狀”物質(zhì),攪拌阻力很大,500立升的捏合機(jī)需22千瓦的動(dòng)力,有時(shí)甚至發(fā)生捏合機(jī)軸損壞斷裂。經(jīng)過幾小時(shí)的高溫捏合后,反應(yīng)結(jié)束。隨著水分蒸發(fā),阻力進(jìn)一步加大,最后須加入分散劑使“面團(tuán)”分散為碎塊,再經(jīng)烘干粉碎即得成品。該工藝的過程中淀粉已糊化凝膠,失去了原淀粉本身的外觀和色澤,最終產(chǎn)品呈黃色或黃褐色,這種產(chǎn)品一般用于油田鉆井,因顏色較深,不適合洗衣粉、涂料等 行業(yè) 使用。該工藝雖然不用有機(jī)溶劑,但其能耗較大,不易操作,隨著干法工藝的發(fā)展,予計(jì)將逐步淘汰這種水媒法工藝。

2、干法工藝

由于水媒法上述缺陷的存在,水量大又是造成這些缺陷的主要原因,因此就出現(xiàn)了干法工藝。

所謂干法工藝,即在生產(chǎn)過程中不用水或使用很少量的水,由于反應(yīng)體系內(nèi)水量少,反應(yīng)過程中物料始終保持“干”的分散狀,反應(yīng)物不糊化凝膠,產(chǎn)品仍保持淀粉的顆粒形態(tài)和外觀、白色、光滑均勻,可用于洗衣粉、涂料、油田、紡織等 行業(yè) 。干法工藝操作的要點(diǎn)是:燒堿以高濃度堿液或固體狀加入,醚化劑以固體氯乙酸鈉加入,可以采用少量的乙醇或甲醇,約為淀粉的十分之一即可,以有利于試劑向淀粉顆粒內(nèi)部滲透和擴(kuò)散,提高醚化均勻度和產(chǎn)品質(zhì)量。另外干法工藝反應(yīng)溫度應(yīng)符合先低溫堿化和醚化,以擴(kuò)散為主,后期提高反應(yīng)溫度以醚化反應(yīng)為主,這樣有利于醚化均勻度和產(chǎn)品透明度的提高。反應(yīng)后期的溫度也不能太高,否則隨著反應(yīng)生成水的增加,在溫度高時(shí)易形成凝膠。干法工藝設(shè)備投資小,操作方便,產(chǎn)品質(zhì)量較好,適應(yīng)面較寬。近年來發(fā)展較快,目前大多數(shù)CMS生產(chǎn)廠都采用了干法工藝。

干法工藝目前如能對生產(chǎn)設(shè)備改進(jìn)一下將更趨完善，因?yàn)槟蠛蠙C(jī)對干態(tài)的分散狀反應(yīng)物攪拌混合效果不好，特別是對于一些小顆粒狀的原料或試劑無法捏碎，缺少研磨作用，影響混合分散均勻效果，造成放映不均勻，只能靠增加溶劑量來提高擴(kuò)散效果。

3、溶媒法工藝

溶媒法以有機(jī)溶劑（乙醇或甲醇）為反應(yīng)介質(zhì)，淀粉和一定濃度的燒堿溶液以及氯乙酸反應(yīng)，再經(jīng)中和、洗滌、過濾、真空干燥等工序制得CMS。由于反應(yīng)在淀粉的醇類溶劑懸浮液中進(jìn)行，堿化、醚化較均勻，產(chǎn)品透明度高，同時(shí)經(jīng)洗滌除雜后，可生產(chǎn)純度和粘度較高的產(chǎn)品。產(chǎn)品仍具有原淀粉的顆粒形態(tài)，色澤較白，質(zhì)量優(yōu)于干法或水媒法產(chǎn)品。溶媒工藝設(shè)備較復(fù)雜，投資大，操作程序多，且由于生產(chǎn)過程中耗能大量溶劑，成本較高，其售價(jià)高于干法產(chǎn)品的一倍多，這使其應(yīng)用受到一些限制，一般用于食品、醫(yī)藥、印染等 行業(yè) 。

溶媒法反應(yīng)過程中如控制不好，也易出現(xiàn)糊化凝膠現(xiàn)象，造成反應(yīng)失敗，出料困難，產(chǎn)品報(bào)廢，特別是在生產(chǎn)較高取代度產(chǎn)品時(shí)，這種現(xiàn)象更易發(fā)生這一點(diǎn)應(yīng)予以重視，解決和防止的辦法有：（1）降低反應(yīng)溫度延長反應(yīng)時(shí)間，尤其是反應(yīng)后期的溫度不能高；（2）控制反應(yīng)體系內(nèi)的水分含量，應(yīng)考慮原淀粉所含水分和反應(yīng)過程中生成的水分；（3）外加添加劑抑制反應(yīng)體系的糊化凝膠，常用的添加劑有氯化鈉、硫酸鈉等。

采用上述三種措施，利用溶媒法可以生產(chǎn)取代度>0.8的CMS，生產(chǎn)高粘度和高取代度產(chǎn)品是今后溶媒法工藝的發(fā)展方向。

第三節(jié) 羰甲基淀粉的發(fā)展方向

在合成方面，溶劑法成本高且大部分有機(jī)溶劑有毒，危害身體健康，溶劑的回收再利用比較難。因此，應(yīng)該使用無毒無害，腐蝕性小的溶劑，同時(shí)進(jìn)行幾種溶劑的混合使用，提高反應(yīng)釜的密閉性和溫度的控制性，進(jìn)行最大限度地溶劑回收利用。微波輻射、超聲波、y射線輻射等方法應(yīng)用到了濕法或者干法中。比如微波的加入方式是分子之間的碰撞，所有的分子在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，極大地促進(jìn)了反應(yīng)的效率。比如y射線輻射后的淀粉結(jié)晶區(qū)遭到了破壞，促進(jìn)醚化試劑等進(jìn)入結(jié)晶區(qū)，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。目前，對于CMS的定位合成 研究 關(guān)注較少，隨著定位和成的深入，更精細(xì)化的羰甲基淀粉開發(fā)將應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。

在CMS復(fù)合改性方面，常常以三氯氧磷、甲醛、乙烯砜等作為交聯(lián)劑合成多元復(fù)合變性淀粉，但大多交聯(lián)劑都對人體有害，因此，開發(fā)低毒甚至無毒的生態(tài)環(huán)保型交聯(lián)劑是交聯(lián)CMS的發(fā)展方向?？梢赃M(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多元復(fù)合，比如CMS、海藻酸鈉、殼聚糖的3元復(fù)合，拓展CMS復(fù)合材料的發(fā)展應(yīng)用。

目前，對變性淀粉的合成主要集中在玉米、馬鈴薯、小麥等。淀粉的來源非常廣泛，應(yīng)該擴(kuò)大 研究 范圍，提高淀粉類農(nóng)產(chǎn)品的附加值和經(jīng)濟(jì)效益，更具有深遠(yuǎn)的意義。今后，應(yīng)針對性地 研究 高取代度、高粘度、穩(wěn)定好的CMS，并與工業(yè)化生產(chǎn)方式相結(jié)合。

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