三氯化铝催化合成阳离子淀粉

阳离子淀粉是一种重要的变性淀粉，有着优良的性能，可用于造纸、纺织、污水处理等领域，阳离子淀粉的生产及应用在发达国家比较多，而我们国内尚处于发展阶段，目前制备阳离子淀粉广泛采用氢氧化钠或氢氧化钾等碱性化合物作催化剂，淀粉羟基的取代反应效率比较低，为了提高反应效率，作者首次选用性能比较温和的酸性化合物三氯化铝、三氯化铁作催化剂合成季铵型阳离子淀粉，探讨了影响取代度的因素。

1、实验部分

1.1阳离子淀粉的制备

1.1.1三甲基环氧丙基氯化铵的制备

在四口烧瓶上安装搅拌、回流冷凝管、温度计、滴液漏斗，向瓶中加入3.95g（0.067mol）三甲胺和60ml水，开动搅拌，从分液漏斗滴加6.1g（0.066mol）环氧氯丙烷，控制反应温度在30度以下，室温搅拌5h，减压蒸馏，除去未反应物和水，得到阳离子化试剂三甲基环氧丙基氯化铵的粘稠液。

1.1.2阳离子淀粉的制备

在反应瓶中加入玉米淀粉50g、50%乙醇60ml、三甲基环氧丙基氯化铵10g和一定量催化剂，控制反应温度，搅拌15～17.5h，冷却至室温，抽滤，得到阳离子淀粉。用80%的乙醇洗涤样品，除去未反应的阳离子化试剂，用1%浓度的AgNO3检验样品滤液无氯离子为止，105度烘干2h，放入干燥器备测。

1.2阳离子淀粉含氮量的测定

准确称取1g备测样品，用凯达尔定氮法测定氮的含量，计算样品的取代度。

2、结果与讨论

淀粉用量和阳离子化试剂用量固定不变，分别用氢氧化钠、三氯化铝、三氯化铁作催化剂，改变催化剂用量和反应时间、反应温度，测定生成物的含氮量，计算取代度，用正交设计法进行实验，在正交设计实验的基础上，优选出反应条件以后对比阳离子淀粉的取代度，实验证明用三氯化铝作催化剂合成阳离子淀粉效果较好。

2.1三氯化铝用量对产物取代度的影响

在反应物用量，反应时间和反应温度不变的条件下，改变催化剂三氯化铝用量进行反应，所得阳离子淀粉的取代度列于表1，由表1可见，三氯化铝用量0.74g时反应效果比较好，所得产物取代度较高。

2.2反应时间对产物取代度的影响

在反应物用量，三氯化铝用量和反应温度不变的条件下，改变反应时间，所得阳离子淀粉的取代度列于表2，从表2可以看出，随反应时间的延长，阳离子淀粉的取代度升高，但反应时间超过17h，再延长时间对产物的取代度影响很小

2.3反应温度对产物的影响

保持反应物用量、三氯化铝用量和反应时间不变，改变反应温度，所得阳离子淀粉的取代度列于表3。由表3可见，随反应温度升高，产物的取代度升高，当反应温度超过50度时产物取代度有所下降（温度过高环氧基的副反应增加)，50度条件下反应效果比较好

结论：以三氯化铝为催化剂合成阳离子淀粉的方法是可行的，与碱催化相比，三氧化铝的催化效率比较高；与干法生产相比，本法生产的产品纯度较高，杂质含量少。

实验结果表明：淀粉用量50g，三甲基环氧丙基氯化铵10g，三氯化铝0.74g，反应温度50度，反应时间17h，制得的阳离子淀粉具有较高的取代度。