氯化镁对淀粉与pva混合浆相分离影响资料

第湖拳归本科毕业论文（设计）氯化镁对玉米淀粉与PVA混合浆相分离行为的 影响Effect of magnesium chloride on the phase-separation behaviors of cornstarch/PVAblended pastes学院化学与材料科学学院专业 化学工程与工艺届另I2016学生姓名李伟民学 号 12025027指导教师刘志军职 称实验师论文字数5888完成时间 2016年5月巢湖学院本科毕业论文（设计）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文 （设计），是本人在导师的指导 下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名： 日期:巢湖学院本科毕业论文（设计）使用授权说明本人完全了解巢湖学院有关收集、 保留和使用毕业论文（设计）的规定, 即：本科生在校期间进行毕业论文（设计）工作的知识产权单位属巢湖学院。 学校根据需要，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅；学校可以将毕业论文（设计）的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编毕业，并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。保密的毕业论文（设计）在解密后遵守此规定。日期:日期:本人签名:导师签名:巢湖学院2016届本科毕业论文（设计）摘要本文采用初显分离时间与沉降率作为参考标准，探究氯化镁的加入量 对淀粉与不同类型PVA混合浆混溶性的影响，同时研究了氯化镁与二乙醇 胺复配增塑剂对混合浆液稳定性影响。研究表明，随着氯化镁加入量的增 加会使混合浆的相分离时间缩短，同时会降低最终相分离程度。氯化镁与 二乙醇胺的复配增塑剂中，随着二乙醇胺比例的增加，延长了混合浆的初 显分离时间，弥补了盐效应所造成的初显分离时间缩短的负面效果，降低 相分离程度，提高了混合浆液的稳定性。止匕外，在所研究的PVA类型中,PVA-1799的混溶性最好。关键词：氯化镁；玉米淀粉；聚乙烯醇；二乙醇胺；I氯化镁对玉米淀粉与 PVA混合浆相分离行为的影响AbstractIn This paper, initial demixing time and subsidence ratio as reference standard for research the amount of magnesium chloride for starch and the influence of different types of PV A mixed slurry mixing soluble. Moreover , diethanolamine and the magnesium chloride were studied according to the different mixing proportion , polymerization degree of PVA were also investigated.The experiment results demonstrated that magnesium chloride acceleration separation rates decrease the separation extentWith the increase of proportion of diethanolamine, extenting the previews separation time of mixed slurry, makes up for the negative effect by salt effect, reduce the separation rates decrease the separation extentenhance the stability of PVA and cornstarch blend pastes. Besides, mixed soluble PVA - 1799 is best.Keywords: Magnesium chloride; Corn starch; Polyvinyl alcohol; Diethanolamine#巢湖学院2016届本科毕业论文（设计）I1绪论12实验部分22.1 药品及仪器22.2 混合浆的制备22.3 混合浆相分离行为的测定参数22.3.1 初显分离时间22.3.2 沉降率23结果与讨论33.1 聚乙烯醇聚合度的影响33.1.1 聚乙烯醇类型对混合浆液初显分离时间的影响 33.1.2 聚乙烯醇品种对混合浆液沉降率的影响 33.2 氯化镁用量的影响43.2.1 氯化镁用量对混合浆液初显分离时间的影响 43.2.2 氯化镁含量对混合浆液沉降率的影响 53.3 氯化镁/二乙醇胺组成的复配增塑剂的影响 53.3.1 氯化镁/二乙醇胺复配增塑剂对混合浆液初显分离时间影响.53.3.2 氯化镁/二乙醇胺复配增塑剂对混合浆液沉降率影响 64结论7参考文献8致谢9iii巢湖学院2016届本科毕业论文（设计）氯化镁对玉米淀粉与PVA混合浆相分离行为的影响李伟民（巢湖学院化学与材料科学学院，安徽巢湖238000）1绪论在化工行业生产应用过程中，为弥补单个组分在性能的不足，往往加入其他组分 配合使用，例如将淀粉与PVA按照一定比例搭配制浆，从而达到更好的生产效果。但 作为主生产原料的淀粉与PVA实际上却是不相容两种物质，两者的混溶性表现较差， 混合浆液在一段时间后发生明显的分层状况，混合浆液不够均匀并且极不稳定，以至 使用效果不佳。所以，探索提升淀粉与 PVA之间的混合效果，以及如何来增强混合浆 液稳定性的具体方案，在一定程度上改善浆料的质量、进而提升浆纱效果等方面十分 有意义，而且有很重要的实用价值。最近几年混合浆料的稳定性方面的实际问题越来 越受到关注，与之有关的课题越来越多1。在许多研究中为提高其混溶性与韧性，经常在实验过程中添加各种极性增塑剂， 破坏聚合物分子链的稳定性，使之具有一定的移动性，提升聚合物的游离度，为减弱 其刚性、增强受力后的断裂伸长率和抗冲击效能，总体提高产品的质量与使用效果。无机盐增塑剂是被各类化工行业应用的极性增塑剂，此类增塑剂作用于极性聚合物的 方式并非采用充填，主要是因为两组分极性基团相互之间的作用，替代极性聚合物的 分子间作用力，降低分子间的有效物理联接点，从而削弱分子间的作用力 30近几年有研究表明，氯化镁对聚乙烯醇具有良好的改性增塑作用，增塑剂与聚乙 烯醇构建氢键能够破坏聚乙烯醇内的分子氢键，提升分子内的游离度，进一步表现出 比较理想的增塑效果4,5 o镁离子二价阳离子与聚乙烯醇中的氧原子中的二价阴离子相 互作用破坏聚乙烯醇内部的氢键来实现增塑效果，使聚乙烯醇改性。虽然测定混溶性的方法有很多，但是共溶剂法相对简单方便在生产中使用，而且 相分离速度的特征参数方便得到，所以本文采用共溶剂法来探索氯化镁对混合浆液相 分离速率的影响。并进一步测定氯化镁/二乙醇按照不同比例组成的复配增塑剂对混合 浆中相分离行为的影响。本方法主要测定混合浆的初显分离时间与沉降率，其相应数据在一定程度上分别对应其稳定性与相分离程度。在实验研究增塑剂对该淀粉与PVA浆液混溶性的影响规律，来揭示氯化镁用量对混合浆相分离程度的影响。22.1 药品及仪器药品：玉米原淀粉（市售）、PVA-0588、PVA-1788、PVA-1799、氯化镁（AR）、二乙醇胺（AR）。仪器：铁架台、HHS-34-4恒温水浴锅、84-HW-3恒温磁力搅拌器、JJ-卵定时电动 搅拌器、数显电子天平、KDME型控温电热套、玻璃仪器等。2.2 混合浆液的制取方法、将玉米淀粉与PVA分开加热至一定温度煮制成浆液，然后再按照要求的体积 比例混合的方法制取相对应的混合浆液，并将淀粉（或 PVA）与去离子水以2%的质量比 配制。、在装有电力搅拌器、冷凝回流管与温度计的三颈烧瓶中，加入2%的浓度配比的该淀粉（或PVA）浆液和所需要用量的氯化镁增塑剂，接着放入恒温恒温水浴锅中 配合支架固定好并升温，于94c下边搅拌，所制得的混合浆液的利用时间一定要在制 成浆液后50min-130min之间，为了保证所采用的浆液性质未发生变化6。、按照所要求的混合浆中玉米淀粉与 PVA的体积比例，分别取用对应体积的淀 粉和PVA的浆液，在92。叵温条件下不断搅拌混合6min,便得到了不同体积比为2%的 混合浆液。之后将混合浆注入10ml的量筒中，立即加盖密封，并垂直静置于恒常室温 下观测。、在实验中，玉米淀粉：PVA混合体积比可按1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、 8:2、9: 1进行配制。2.3 混合浆相分离结果的测定参数2.3.1 初显分离时间具塞刻度试管里的混合浆液出现具有分层倾向，也就是上部凹切面开始有亮点现 象的时间，与浆液刚开始注入试管的时间差7。很明显，混合浆液的初显分离时间越长， 其相分离速率也就越缓慢，对应稳定性越好。测初显分离时间t:将混合浆液注入具塞刻度试管时开始，到出亮点现象的过程。2.3.2 沉降率沉降率也就是相分离程度，用来研究混合浆液的均匀性。具沉降率低，对应相分 离程度低，浆料的稳定性也就越高 网。实验环境应恒定在（12C）下垂直静置24 h, 之后再记录试管相分离界面的高度值h1和浆液总高度值h,并且照按下列方程式来计算其的沉降率9。沉降率/%=（h-hi）/h 100%3结果与讨论3.1 聚乙烯醇聚合度的影响3.1.1 聚乙烯醇类型对混合浆液初显分离时间的影响本实验中，将会采用氯化镁为增塑剂，以淀粉（或PVA）质量的1%加入到混合浆液，并以三种不同类型的PVA测定混合浆液的初显分离时间以及沉降率。.PVA-17&9 PVA-17M +图1 PVA类型对混合浆液初显分离时间的影响由图1的趋势可推测出，在三种PVA类型中，PVA-1799与PVA-1788在延长混合 浆初显分离时间效果相近，且 PVA-0588表现最差，PVA-1799效果最佳。单单从延长 玉米淀粉与PVA昆合浆的初显分离时间来看，聚合度高的PVA在一定程度上效果更好。 其主要原因在于，PVA-1799与PVA-1788的聚合度相对于PVA-0588的较高，体现的 结果是前者的水溶液粘度较高，使得混合浆液中的稳定性得以提高，最终表现为沉降 的速率相对较慢，混合浆液的初显分离时间得以延长。但是聚合度较高的PVA往往也较为难以溶解，需要相对高一些温度才可以完全溶解，所以在实际生产过程中，要考 虑能源消耗等各个方面的因素来选用适合的PVA类型.3.1.2 聚乙烯醇品种对混合浆液沉降率的影响图2 PVA类型对混合浆液沉降率的影响由图2的趋势推测出，混合浆淀粉与PVA体积比相同的情况下，PVA聚合度和醇解 度对混合浆液沉降率的影响较为微弱。相对分子质量对相分离速度的影响，主要是因 为PVA溶解后动力粘度的差异，也就是物理学的探讨范围，而不会对热力学的结果产 生很大的作用。止匕外，其对混合浆的相分离程度的结果影响不大，进而其沉降率造成 明显的影响。但是仅结果的趋势来看，其混合浆淀粉与PVA体积比相同的情况下：PVA-1788与PVA-1799在提升混合浆液沉降率的效果上大致相同，其中PVA-1799效果最好PVA-0588效果最差。也进一步说明PVA的聚合度越大，其对应水溶液的粘度也越 大，混溶性也相应表现较好。3.2 氯化镁用量的影响3.2.1 氯化镁用量对混合浆液初显分离时间的影响本文以初显分离时间和沉降率为参考标准，同时选用氯化镁为增塑剂，通过加入不同剂量的药品来进行对比实验，来测定其对玉米淀粉与PVA浆料浆液的初显分离时问影响。增塑剂的用量分别为1%、3%、5%、7% （增塑剂对混合浆液的质量百分比），PVA 类型为PVA-1799 o 空白 工髡 . 多郭 - S戈7%图3氯化镁含量对混合浆液初显分离时间的影响由图3的趋势可推测出，淀粉与PVA体积比相同的情况下，随着氯化镁含量越高, 玉米淀粉与PVA-1799混合浆液的初显分离时间普遍缩短。由此进一步说明了氯化镁 剂量加大使淀粉与PVA之间的相分离速度加快。然而，淀粉煮浆糊化后，实际产物是 一类膨胀之后破裂并均匀分布在体系内的淀粉颗粒，具散布于整个不间断体系当中， 破碎的颗粒仍然主要是由淀粉组成。换而言之，就是淀粉糊化时所溶解出的大分子所 形成的均匀散布的混合水溶液。 至于PVA溶解后也就是以一种大分子的形式溶解后所 形成的简单分布混合体系。由此可见，淀粉混合浆液的特定的悬浮性质，并不会因为 添加聚乙烯醇而产生明显的性能上的差异。除此之外，由盐析作用可知，在混合浆液 中，氯化镁溶解后所电离出来的阴阳离子，会在体系中形成较强的电磁场，将淀粉羟3巢湖学院2016届本科毕业论文(设计)基结合的水分子拉拢过来，并聚集在阴阳离子的周围。即盐类在整个体系中争夺水分 子，所以会进一步造成加速淀粉羟基的缔合效果，造成溶出淀粉分子聚沉速率加快。3.2.2氯化镁含量对混合浆液沉降率的影响 一空白 工匏 . 396 ， 幻& ： 7%2D1D010203 0405。$0713 SO 日口流粉重里百分率展图4氯化镁含量对混合浆液沉降率的影响由图4的趋势可以看出，在加入氯化镁之后淀粉重量比值越高，混合浆液的沉降率 变化越明显，氯化镁的加入虽然在初显分离时间上表现极为不佳，但是在降低沉降率 方面具有较好的效果，主要原因在于氯化镁对聚乙烯醇具有一定的改性增塑作用，增 塑剂与聚乙烯醇构建氢键能够破坏聚乙烯醇内的分子氢键，提高分子内的游离度，进 一步表现出比较好的增塑效能。镁离子二价阳离子与聚乙烯醇中的氧原子中的二价阴 离子相互作用破坏聚乙烯醇内部的氢键来实现增塑效果，使聚乙烯醇改性。3.3氯化镁/二乙醇胺组成的复配增塑剂的影响3.3.1 氯化镁/二乙醇胺组成的复配增塑剂对混合浆液初显分离时间的影响本实验中，采用氯化镁与二乙醇胺分别按照1:1、1:2、1:3组成的复配增塑剂，并用空白组来与之进行对照，以复合效果来考察其对PVA与玉米淀粉混合浆液混溶性的影响。由于之前加入氯化镁后，混合浆液的初显分离时间过于短暂，但是最终沉降率 效果不错。本步实验为了弥补氯化镁对应性能上的缺陷，而采用二乙醇胺与之配合使 用，力求能够延长浆液的初显分离时间，达到较为理想的增塑效果。其原理是为了引 入基团，以减缓氯化镁过强盐效应。目的是为了能延长混合浆液的初显分离时间，又 可以降低其沉降率，使得混合浆可以趋于较好的稳定性。1。20104 0508070 B0 90淀粉里里百分军不图5氯化镁/二乙醇胺组成的复配增塑剂对混合浆液初显分离时间的影响由图5的趋势可推测，随着二乙醇胺的百分比的增加，混合浆液的初显分离时间不 断增长。这说明加入二乙醇胺后，其稳定性在一定程度上的提升。混合浆液的初显分 离时间也相应延长，在单独加入氯化镁时，由于氯化镁较强的盐效应，使得大量水分 聚集在阴阳离子周围。初显分离时间大幅度加快，加入二乙醇俊恰恰可以改善这种极 端的状况。其中，玉米淀粉分子因为分子间的氢键构建成大分子汇聚在一起，所产生 的聚集体又因为比重增大和疏水性增强而快速沉降，以至于在宏观上的明显的分层现 象。二乙醇胺破坏该淀粉/PVA本身分子间氢键的形成，由于二乙醇胺所含基团数目的 增加，参与氢键缔合的几率增大，使得该淀粉 /PVA自身分子间氢键的形成逐渐减少, 分子内基团的作用效果越来越弱，分子链间移动和变化功能增强对于提高混合浆液的 稳定性很有帮助。3.3.2 氯化镁/二乙醇胺组成的复配增塑剂对混合浆液沉降率的影响图6氯化镁/二乙醇胺组成的复配增塑剂对混合浆液沉降率的影响由图6的趋势可推测，二乙醇胺的含量增加，PVA与玉米淀粉的混合浆液的沉降率也逐渐降低，且这两种增塑剂都可以削弱 PVA与玉米淀粉分子内和分子之间氢键强 度，具增塑效果不仅有一定配合效果，而且还有一定的累积作用，所以会有更好的增 塑作用，采用复配增塑剂还是具有很好的积极意义。且氯化镁与聚乙烯醇的比例为1:3时，不仅可以延长初显分离时间，还可以降低沉降率，当玉米淀粉的含量比大于50%以后增塑效果较为突出。4结论(1)当氯化镁含量越来越高时，其对应的混合浆液的相分离速率加快， 但是最终相 分离程度降低，在淀粉含量较高时效果较好。止匕外，不断增加其剂量，会加速该混合 浆液相分离速度降低混合浆液的混溶性。在所研究的氯化镁剂量中，1%氯化镁是最适合的使用量。(2)在所研究的氯化镁与二乙醇胺形成的复配增塑剂中，两种增塑剂的配比为1:3时，对于增长其初显分离时间，减慢相分离速度和改善降低沉降率，提高混合浆液均 匀散布性是最佳效果。(3)在所研究的PVA类型中，PVA-1799不仅可以增长混合浆液的初显分离时间， 减缓相分离速率。此外降低混合浆液的沉降率，提升浆液的稳定性和均匀性方面的效 果上也是最佳，所以本文实验所验证的增塑剂三种类型中，淀粉与PVA-1799实验效果最好。7参考文献1唐金波，蒋婷，张霖杰等.无机盐对淀粉/聚乙烯醇共混材料结构与性能的影响J.高 分子材料科学与工程，2016,(04):63-67.2任德财，林鹏，钱镭等.复配增塑剂对聚乙烯醇薄膜性能的影响J.材料工 程,2012,(06):86-90.3 WU Pei-xi, ZHANG Lui-cheng. Polymer Modification by BlendingM. Beijing: Light Industry Press of China,1996,27(9):15-22.4江献财，徐文萍，唐宴东等.尿素/乙醇胺复配增塑聚乙烯醇性能的研究J.高分子学报,2010,(09):1143-1147.5江献财，蒋婷，颜曦等.氯化镁甘油复配增塑 PVA热塑加工的研究A.中国化学会、 中国机械工程学会,2012, (02):1123-11286刘志军，鲁文胜等.醇胺类增塑剂对玉米淀粉与PVA混合浆相分离行为的影响J.应 用化工,2014,(11):1996-1999.祝志峰.几种极性增塑剂对淀粉/PVA混合浆相分离速度的影响J.武汉大学学报(理学版),2001,(02):161-164.8祝志峰，李跃华.淀粉品种对淀粉与PVA混合浆相分离行为的影响J.棉纺织技术,2000,(09):24-27.9张一鸣等.ST-101浆料对改善淀粉与PVA混溶性的探讨J.山东纺织科 技,1997,(4):8-11.巢湖学院2016届本科毕业论文（设计）致谢四年的大学时光如白驹过隙，回首过往的岁月，所发生的事情还都历 历在目。在这毕业论文即将告捷之际，我心中有几分的感慨。通过这一段时间的努力，终于完成了毕业论文，在前期的实验部分以 及后期的论文修改过程中，刘志军老师给予我许多支持与帮助，并在论文 的关键部分作了详细的批注。 我也在实验以及撰写论文的过程中学到了许 多知识以及做实验的技巧经验。 刘老师治学认真严谨，时常到实验室给我 们作实验指导，在刘老师的悉心指导下，我比较顺利的完成了毕业实验。 刘老师以平易近人的人格魅力，感人至深的人文关怀，让学生受益匪浅。 除此之外，在生活中为了达到实验效果，不断地蹲守观察记录数据，不能 准时用餐，为计算处理数据彻夜不眠等。让我深深体味到科研工作的不易， 因此我也为那也从事科研工作的人们表示崇高的敬意。与此同时，我也对 那些与我在实验室并肩作战共同奋斗的同学表示感谢，感谢有你们一路的陪伴帮助与支持。在巢湖学院的四年时光中，我不断成长与进步。在化学与材料科学院 与诸位老师和同学不断学习。李伟民2016年5月9