Příprava a fyzikální vlastnosti hydroxypropylového škrobu

Hydroxypropyl škrobový ether (HPSTE) je připraven prostřednictvím procesu chemické modifikace, který zahrnuje zavedení hydroxypropylových skupin do molekuly škrobu. Metoda přípravy obvykle zahrnuje následující kroky:

1. Výběr škrobu: Jako výchozí materiál je vybrán vysoce kvalitní škrob, obvykle odvozený ze zdrojů, jako je kukuřice, pšenice, brambory nebo tapioka. Výběr zdroje škrobu může ovlivnit vlastnosti konečného produktu HPSTE.
2. Příprava škrobové pasty: Vybraný škrob je rozptýlen ve vodě za vzniku škrobové pasty. Pasta se zahřívá na specifickou teplotu pro želatinizaci granulí škrobu, což umožňuje lepší reaktivitu a pronikání činidel v následujících krocích modifikace.
3. Ethetrifikační reakce: Gelatinizovaná pasta škrobu pak reaguje s propylenoxidem (PO) v přítomnosti katalyzátoru za kontrolovaných podmínek. Propylenoxid reaguje s hydroxylovými skupinami (-OH) na molekule škrobu, což má za následek připojení hydroxypropylových skupin (-Och2ch (OH) CH3) na škrobovou páteř.
4. Neutralizace a čištění: Po etherifikační reakci je reakční směs neutralizována, aby se odstranila přebytečná činidla nebo katalyzátory. Výsledný hydroxypropyl škrobový ether je poté purifikován procesy, jako je filtrace, mytí a sušení, aby se odstranily nečistoty a zbytkové chemikálie.
5. Nastavení velikosti částic: Fyzikální vlastnosti HPSTE, jako je velikost částic a distribuce, mohou být upraveny procesy frézování nebo broušení, aby se dosáhlo požadovaných charakteristik pro specifické aplikace.

Fyzikální vlastnosti hydroxypropylového škrobu se mohou lišit v závislosti na faktorech, jako je stupeň substituce (DS), molekulová hmotnost, velikost částic a podmínky zpracování. Některé běžné fyzikální vlastnosti HPSTE zahrnují:

1. Vzhled: HPSTE je obvykle bílý až bílý prášek s rozdělením velikosti jemných částic. Morfologie částic se může lišit od sférické po nepravidelné tvary v závislosti na výrobním procesu.
2. Velikost částic: Velikost částic HPSTE se může pohybovat od několika mikrometrů po desítky mikrometrů, s významným dopadem na její rozptýlenost, rozpustnost a funkčnost v různých aplikacích.
3. Hromadná hustota: Hromadná hustota HPSTE ovlivňuje její tekutelnost, manipulační vlastnosti a požadavky na obaly. Obvykle se měří v gramech na centimetr krychlové (g/cm³) nebo kilogramy na litr (kg/l).
4. Rozpustnost: HPSTE je nerozpustná ve studené vodě, ale může se rozptýlit a bobtnávat v horké vodě a vytvářet viskózní roztoky nebo gely. Rozpustnost a hydratační vlastnosti HPSTE se mohou lišit v závislosti na faktorech, jako je DS, molekulová hmotnost a teplota.
5. Viskozita: HPSTE vykazuje zahušťování a reologické kontrolní vlastnosti ve vodných systémech, ovlivňující viskozitu, chování průtoku a stabilitu formulací. Viskozita roztoků HPSTE závisí na faktorech, jako je koncentrace, teplota a smyková rychlost.
6. Rychlost hydratace: Rychlost hydratace HPSTE odkazuje na rychlost, při které absorbuje vodu a bobtnává za vzniku viskózních roztoků nebo gelů. Tato vlastnost je důležitá v aplikacích, kde je vyžadována rychlá hydratace a zesílení.

Příprava a fyzikální vlastnosti hydroxypropylového škrobu jsou přizpůsobeny tak, aby splňovaly specifické požadavky na aplikaci a kritéria výkonu, což z něj činí všestrannou a cennou aditivu v různých průmyslových odvětvích a formulacích.