[发明专利]磺基脂肪酸淀粉钠及其制备方法

说明书

本申请的发明名称是磺基脂肪酸淀粉钠及其制备方法。公开了磺基脂肪酸淀粉钠，其结构式为：也公开了磺基脂肪酸淀粉钠的制备方法，其中使用脂肪酸甲酯磺酸钠作为改性剂。磺基脂肪酸淀粉钠作为乳化剂，效果与已获得广泛应用的辛烯基琥珀酸淀粉钠相媲美，但其制备成本较低。

技术领域

本发明是用脂肪酸甲酯磺酸盐通过酯交换反应对淀粉进行改性的一种新方法，所得到的产物是本发明的带有脂肪酸磺酸盐基团的变性淀粉。该发明的淀粉与目前已得到广泛商业应用的辛烯琥珀酸淀粉钠一样，是一种具有亲油亲水两亲性能的高分子乳化剂，可以作为乳化稳定剂用于精细化工、日化、石化、石油开采、农化、医药、食品等领域。

背景技术

乳化剂是化学或天然合成的一大类产品，在多个行业有重要和不可替代的作用。其中，中高分子的乳化剂具有多种官能基团和空间结构，极大地提升了乳化剂的功能(尤其是稳定性能)和拓宽了其应用领域，早已从乳化剂产品大类中的新星成长为其中坚和主流。这类乳化剂中最为突出的是以环氧乙烷和环氧丙烷齐聚物或共聚物为骨架的聚醚类乳化剂，如吐温、醇醚。品类繁多，功用齐全，是化工、食品和医药领域主导的乳化剂品种。这类乳化剂有三个主要的缺点，一是乳化剂有浊点现象，限制了其应用温度范围，二是其合成原料来自石油裂解产物，属于不可再生的资源，产品价格随石油价格波动较大，三是在生态环境中降解较慢，一般在30天左右，一些经过端基改性的品种降解半衰期会大大延长；同时，某些品种还会产生生殖和遗传毒性，已经被多个国家禁用，如壬基酚聚氧乙烯醚。多元醇或聚多元醇脂肪酸脂也是一类主要的中小分子量乳化剂，如单甘酯，司盘，三聚甘油脂肪酸酯，蔗糖酯等，对人和生物安全，在自然界可以被多种微生物迅速降解，在食品和医药领域有广泛的应用，但是由于分离纯化困难，如单甘酯纯化需要分子蒸馏，甘油聚合反应副反应多，最终产品性能稳定性差，且分子量增加有限，整体上性能和成本上仍远不能与聚醚类乳化剂匹敌。带有亲油基团的改性淀粉也是与多元醇脂肪酸脂类似的乳化剂，再加上淀粉分子固有的高分子量，经过多元改性可以获得理想的性能，有较大的发展潜力。其中，用辛烯基琥珀酸酐改性的淀粉(辛烯基琥珀酸淀粉钠或铝)是目前最为成功的改性淀粉类乳化稳定剂，在医药、食品有广泛的、不可替代的应用。但是，由于亲油改性剂多数不溶于水，淀粉缺乏经济适用的溶剂，一般只能在干态或水分散悬浮液(淀粉乳)中进行异相改性，造成改性剂利用率低和改性成本高，改性程度低(通常以取代度表示)的缺点，限制了性能的提升和成本的降低，成为这类乳化剂发展的瓶颈。因此，寻找合适的改性剂和改性方法成为变性淀粉类乳化剂发展的重要途径。

前述各种中高分子量乳化剂的对比可参见表1。

表1各类中高分子量乳化剂对比

注：¹以骨架材料为研究对象

发明内容

本发明提供了一种新的乳化剂，磺基脂肪酸淀粉钠，其具有下述结构式：

本发明也提供了制备所述磺基脂肪酸淀粉钠的方法，方法包括以脂肪酸甲酯磺酸钠作为改性剂，在碱性条件下通过干法或湿法与淀粉进行酯交换反应，从而生成磺基脂肪酸淀粉钠。

在一个实施方式中，脂肪酸甲酯磺酸钠的加入量按重量计为淀粉的大于0～240％。

在一个实施方式中，淀粉为未糊化淀粉，例如原淀粉或变性淀粉。

在一个实施方式中，湿法包括将脂肪酸甲酯磺酸钠与未糊化淀粉的水悬浮液在pH为9～10.5和温度为25～50℃的条件下进行酯交换反应。

在一个实施方式中，干法包括将脂肪酸甲酯磺酸钠直接与湿未糊化淀粉混合或与干未糊化淀粉混合后再加水混合，干燥后在pH为9～11.5和温度为90～150℃的条件下进行酯交换反应。

在一个实施方式中，淀粉为预糊化淀粉，例如预糊化的原淀粉或变性淀粉。