ОДЕРЖАННЯІХАРАКТЕРИСТИКАКАТІОННИХКРОХМАЛІВ

1
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу; ТОВ "НТФ "Біпекс лтд"
2
Національний університет “Львівська політехніка”
3
Національний університет “Львівська політехніка”
4
Національний університет „Львівська політехніка”
5
Національний університет “Львівська політехніка”

Метою роботи було вдосконалення і спрощення методу одержання катіонних крохмалів з великим ступенем заміщення з використанням триетиламіну та епіхлоргідрину як вихідних реагентів, дослідження та оптимізація умов процесу катіонування крохмалю «напівсухим методом». Катіонний крохмаль з амонійними фрагментами 3-хлоро-2-гідроксипропілтриетиламоній хлориду одержували взаємодією амінуючого реагенту з кукурудзяним крохмалем у присутності NaOH «напівсухим методом».

Амінуючий реагент 3-хлоро-2-гідроксипропілтриетиламоній хлорид було одержано в одному реакторі взаємодією триетиламіну з хлоридною кислотою з наступною взаємодією триетиламоній хлориду з епіхлоргідрином у присутності каталізатора триметилцетиламоній броміду.

Взаємодією 3-хлоро-2-гідроксипропілтриетиламоній хлориду з кукурудзяним крохмалем у присутності натрій гідроксиду одержано катіонний крохмаль із ступенем заміщення атомів гідрогену в ОН групах крохмалю (DS) 0,02 ÷ 0,45. Досліджено вплив мольного співвідношення натрій гідроксиду до амінуючого реагенту та співвідношення амінуючого реагенту до крохмалю (ланок D-глюкопіранози) у вихідній реакційній суміші на DS. Показано, що катіонний крохмаль з найвищим ступенем заміщення утворюється тоді, коли мольне співвідношення натрій гідроксиду до амінуючого реагенту у реакційній суміші напочатку реакції є оптимальним і дорівнює 1,2 -2,0. Збільшення співвідношення амінуючого реагенту до крохмалю при вмісті натрій гідроксиду менше оптимального суттєво збільшує DS. Будову амінуючого реагенту та катіонного крохмалю підтвержували ІЧ спектроскопією. Вміст амонійних фрагментів у катіонному крохмалі розраховували за вмістом нітронену, а вміст N визначали методом Кьєльдаля. Найбільша ефективність реакції катіонування кукурудзяного крохмалю у досліджуваному інтервалі від 1,0 до 6,0 спостерігається при мольному співвідношенні амінуючий реагент : крохмаль = 1,0.

1. Vida Zargar, Morteza Asghari, & Amir Dashti. (2015). A Review on Chitin and Chitosan Polymers: Structure, Chemistry, Solubility, Derivatives, and Applications ChemBioEng Rev 2, 1–24.
2. Кряжев, В. Н., Романов, В. В.,& Широков, В. А. (2010). Последние дослижения химии и технологии производных крахмала. Химия  растительного сырья, (1), 5–12.
3. Prado, H. J., & Matulewicz, M. S. (2014). Cationization of polysaccharides: A pass to greener darivatives with many industrial applications. Europian Polymer Journal (52), 53–75.
4. Baek, K., Yang, J. S., Kwon, T. S., Yang, J. W., & Yang, Ji-Won (2007). Cationic starch-enhanced ultrafiltration for Cr (VI) removal. CBE-Journal Papers, 206, 245–250.
5. Ching Ting Tsao, Chih Hao Chang, Yu Yung Lin, Ming Fung Wu, Jaw-Lin Wang, Jin Lin Han, & Kuo Huang Hsieh (2010). Antibacterial activity and biocompatibility of a chitosan–c-poly (glutamic acid)  polyelectrolyte complex hydrogel. Carbohydrate Research, 345, 1774–1780.
6. Бутрим, С. М., Бутрим, Н. С., Бильдюкевич, Т. Д., & Юркштович, Т. Л. (2010). Способ получения катионного крахмала. Пат. BY 12847, МПК С 08В 31/100. 28.02.2010.
7. Sableviciene, D., Klimaviciute, R., Bendoraitiene, J., & Zemaitaitis, A. (2005). Flocculation properties of hight substituted cationic starches. Colloids and surfaces A: Physicochem. Tng. Aspects,
259, 23–30.
8. Popadyuk, N., Zholobko, O., Donchak, V., Harhay, H., Budishevska, O., Voronov, A., Kohut, A., & Voronov, S. (2014). Ionically and Covalently Crosslinked Hydrogel Particles Based on Chitosan and
Poly (ethylene glycol). Chemistry and Chemical Thechnology, 8(2), 171–176.
9. Pi-xinWang, Xiu-liWu, Xue Dong-hua, Xu Kun, Tan Ying, Du Xi-bing, & Li Wen-bo. (2009). ЕР, % 165 Preparation and characterization of cationic corn starch with a high degree of substitution in dioxane-THFwater media. Carbohydrate Research, 344, 851–855.
10. Литвяк, В. В., & Канарский, А. В. (2016). Особенности катионизации α-D-глюкопиранозы крахмала в положении3С атома (N-3-хлоро-2-гидроксипропил)-N, N, N-триметиламмоний хло-ридом. Пластические массы, 7–8, 27–31.
11. Khalil, M. I., Farag and, S., & Hushem, A.(1993) Preparation fnd Characterization of SomeCationic Starches. Journal Starch/stärke, 45 (6), 226–231.
12. Черонис, Н., & Ма, Т. С. (1973) Микро- иполумикро методы органического функциональногоанализа. М.: Химия, 576.
13. Pat. CN1187484A, China. Inventor YangJinzong Zhang Yonghua Yan Xiujun Wan YongxiangDing Wenguang (1997). Process for synthesizing 3-chloro-2-hydroxypropyl-trimethyl mmoniumchloride.
14. Khalil, M. I. & Farag Dokki, A. (1998).Preparation of Some Cationic Starches using the DryProcess. Journal Starch/stärke, 50(6), 267-271.
15. Казицына, Л. А., & Куплетская, Н. Б.(1971). Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектроскопии в органической химии. – М: Высшаяшкола, 264.
16. Kizil, J. & Seetharaman, K. (2002).Characterization of Irradiated Starches by Using FTRamanand FTIR Spectroscopy. Journal of Agricultureand food chemistry, 50, 3912–3918.
17. Pereira, A. G., Paulino, A. T., Rubira, A. F.,& Muniz, E. C. (2010). Polymer-polymer miscibility inPEO/cationic starch and PEO/hydrophobic starch bland.eXPRESS Polymer Letters, 4(8), 488–499.
18. Fanga, J. M., Fowlera, P. A., Sayersb, C. &Williams P. A. (2004). The chemical modification of arange of starches under aqueous reaction conditions.Carbohydrate Polymers, 55, 283–289.
19. Chun Bei Huang, Robert Jeng, Mohini Sain,Bradley A. Saville & Martin Hubbes. (2006).Production, characterization, and mechanicalpropertiesof starch modified by Ophiostoma spp.Bioresources, 1(2), 257–269.
20. Ловкис, З. В., Литвяк, В. В., & Петю-шев Н. Н. (2007). Технология крахмала и крахмало-продуктов: учеб. пособ., РУП “Научно-практичес-кий центр Национальной академии наук Беларусипо продовольствию. – Минск: Асобны, 178.
21. Quanxiao Liu, Jinli Li, & Wencai Xu.(2010). Application of Cationic Starch with HighDegree of Substitution in Packaging Paper from High Yield Pulp. Scientific Research. Proceedings of the 17th IAPRI World Conference on Packaging, 35–38.