淀粉的深度开发产品简介
1. 淀粉塑料
淀粉塑料是将淀粉或变性淀粉加入聚烯烃材料中,共混后经压延或吹塑而成。淀粉塑料具有普通塑料不可比拟的优点:原料来源广,可通过种植农作物而获得,属于再生资源;价格较低;可被微生物降解,解决了普通塑料对环境的污染问题。因此,淀粉塑料有着引人注目的发展前景。
美国研究的淀粉塑料水平在世界上处领先地位, 其淀粉塑料中淀粉基质物含量为m(淀粉): m(聚乙烯)=40: 60, 有些成果已进入实用阶段。
目前我国研制的淀粉聚乙烯塑料中m(淀粉): m(聚乙烯)=15.7: 84.3。此外,淀粉塑料还有淀粉聚乙烯醇塑料和淀粉聚氨酯塑料等多种。
淀粉塑料可制成农用地膜、大篷膜、工业包装材料、食品包装材料、日常生活用品、容器等。
2. 淀粉基表面活性剂
国外30年代就开始淀粉基表面活性剂的研制开发,近年来研制工作日益受到重视,得到了进一步发展。利用淀粉及其水解产物和衍生物已生产出能生物降解且性能优良,品种繁多的表面活性剂。
(1) Span和 Tween
淀粉→水解→ 葡萄糖→ 还原→ 山梨糖醇 → 脱水加脂肪酸 → 脂肪酸失水山梨醇酯(Span)→ 加还氧乙烯 → 脂肪酸失水山梨醇聚氧乙烯醚(Tween)
脂肪酸失水山梨醇酯是表面活性剂中的重要系列之一。它的单、双酯均称为Span。它一般不溶于水, 但溶于矿物油, 是亲油性乳化剂、增溶剂、柔软剂及纤维润滑剂。广泛用于合成纤维、化妆品、饮料及医药等工业。Tween是Span与环氧乙烷反应得到的另一类用途广泛的表面活性剂。
(2) 烷基苷
淀粉→ 水解→ 葡萄糖→ 与脂肪醇→ 烷基苷(APG)
美国AE. Staley公司Horizon化工厂在休斯顿已有3000t/a生产能力。APG表面张力低, 泡沫丰富、细腻、稳定, 去污性能优良, 而且配伍性极佳, 在电解质浓度极高的条件下其溶解度仍很高。有人认为它是继LAS、AES之后“ 世界级”表面活性剂的唯一品种。此外, APG还具有对皮肤无刺激, 相容性好, 对眼睛的刺激从温和到无, 产品无毒, 生物降解性好等优点。可用作洗涤剂的主活性物、各种清洁剂、化妆用品、表面活性剂、药物添加剂、工业乳化剂等。
(3) 葡糖胺
淀粉→ 水解→ 葡萄糖→ 与胺或液氨→ 葡糖胺(GA)
GA类表面活性剂具有不挥发、无气味、水溶性好、生理性好、无刺激和生物降解性好等特点。
(4)其它
国外迄今已开发了聚氧乙烯、聚氧丙烯醚葡糖苷、葡糖盐、脂肪酰葡糖胺、羧甲基化葡糖胺、葡糖叔胺与季铵盐、葡糖脲烷与环脲烷等多种衍生物, 其应用遍及洗涤、制药、电镀、粘接、润滑、化妆品以及工业分离等多种行业。
3. 羧甲基淀粉(CMS)
羧甲基淀粉是一种以淀粉为原料经醚化反应制成的变性淀粉。羧甲基淀粉可部分代替羧甲基纤维素(CMC), 用于洗衣粉中作为抗再沉淀剂。
CMS的性能与CMC相似,外观呈白色或淡黄色粉末,比均匀细腻,具有较强的吸水及吸水膨胀性,较高的黏度,较大的粘着力,较好的流动性、乳化性、溶解性、稳定性和渗透性, 而且不易腐败霉变。
国外生产的的CMS取代度已由0.2提高到0.6以上。可广泛用于洗涤用品、化妆品、石油钻井、纺织浆料、造纸、食品、建材、铸造、皮革、电焊条和药片崩解等领域。
4. 鳌合物
大多数洗涤剂中都含有能络合钙并起增效剂作用的多磷酸盐,多磷酸盐是引人注目的环境污染物,被认为是水体富营养化的一个重要来源。因此开发了各种代用品。近年来利用淀粉和纤维素为原料,研制开发了一些对硬性离子具有较高赘合能力的新产品。
(1) 二羧甲基淀粉二钠 二羧甲基淀粉二钠(DDMS)是淀粉的丙二酸衍生物,目前已制备了多种取代度(DS为0.22,1.1,1.8) 的产品。这些衍生物对钙离子的鳌合能力高于柠檬酸钠。从结构上看,取代度约为1时,鳌合值大约为三聚磷酸钠的1/3,与柠檬酸钠差不多。
(2)葡糖胺羧甲基化物 葡糖胺羧甲基化物可以鳌合原子序数大于24的金属离子,不鳌合同时存在的Ca2+ 、Mg2+。故N-甲基葡糖胺用于生产人造纤维,制皂和电镀液。
近年来,葡糖胺羧甲基化物的研究主要集中于葡糖胺二乙酸及其盐类上。葡糖胺二乙酸是以淀粉水解产物葡糖为原料的性能优良的两性表面活性剂。其主要特点:①具有与三聚磷酸钠(STPP)去污能力相当, 但又比STPP还要强的钙离子络合能力;②防积垢能力介于STPP与4A沸石之间;③在一定浓度范围内,与Na2SO2有去污协同作用;④几乎不影响洗涤剂助剂硼酸盐的稳定性。
(3)D-葡糖酸盐与硼酸化合物 近年来Smith研究了一种用葡糖酸和葡糖二酸与硼酸作用合成的化合物。与柠檬酸盐比较, 该化合物的鳌合能力是其3倍, 甚至超过STPP和沸石。
5. 淀粉粘合剂
淀粉粘合剂简称淀粉胶, 是以淀粉为基粉的天然粘合剂。淀粉通过物理、化学方法, 又可加工成可溶性淀粉、糊精、羟乙醚淀粉等多种形式, 以不同淀粉为基料, 配合相应的添加剂, 就可制成性能各异的淀粉粘合剂。
综上所述, 近几年来国外淀粉资源深度开发和研究已取得很大进展。目前, 我国淀粉深加工工业不发达,淀粉处于低水平过剩。因此,利用我国丰富的淀粉资源研制开发化工产品,尤其是加强深加工技术开发,是发展我国淀粉资源利用的重要途径之一。这不仅可以填补我国在此领域的空白,缓解市场供需矛盾,节省外汇,而且对发展化学工业,促进技术进步,提高经济效益都有深远的意义。