CN101210055B - 改性瓜尔胶及其制备方法和在制备烟草薄片中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改性瓜尔胶及其制备方法和在制备烟草薄片中的应用，将瓜尔胶原粉分散在惰性溶剂中，经碱化、交联、阳离子化改性，最后经中和、过滤、烘干得到所述瓜尔胶改性物。将本发明制备的产品配置成水溶液，然后加入到烟草薄片制备配方中。该产品具有明显的助留、增强效果。与不添加此助剂的制备方法相比，助留效果可提高30％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性瓜尔胶及其制备方法和在制备烟草薄片中的应用。
背景技术
目前，瓜尔胶及其改性产品主要应用于化妆品、石油开采、食品、医药，纺织、建筑和造纸等行业。近年来尤其是在造纸行业，改性瓜尔胶的应用越来越广泛，其作用也越来越为人们所认可。
瓜尔胶是一种豆科植物，为天然的半乳甘露聚糖，主要生长在印度和巴基斯坦干旱地区，其化学结构的主链为(1，4)-β-D甘露糖为单元，侧链由α-D半乳糖组成并以(1，6)键与主链相接。每隔一个甘露糖就有一个半乳糖支链，两者比例大约是2∶1。瓜尔胶能分散在水中，形成高粘度液体，一般瓜尔胶原粉的1％水溶液的粘度为4000～6000mPa.s。天然瓜尔胶有以下缺点：水不溶物含量高；不能快速溶涨水合，溶解速度慢；粘度不易控制；耐电解质、耐微生物降解性较差，但是经研究发现，对瓜尔胶原粉进行改性后可以明显改善以上缺点。
瓜尔胶的改性研究是基于其不同的应用目的展开的，改性的瓜尔胶主要用在日用化学品，油田化学品，造纸工业，矿山开采等方面，并得到大规模的市场认同。
专利US3297604公开了一种用半乳糖氧化酶降解瓜尔胶的制备方法。
专利US5554745中公开了一种半乳糖氧化酶降解阳离子瓜尔胶的制备方法。
专利CN1401725A介绍了一种阳离子瓜尔胶的制备方法。该阳离子瓜尔胶用于洗发香波及其他化妆品行业，是一种新型阳离子表面活性剂。
专利CN1757827A介绍了一种羟烷基阳离子瓜尔胶的制备方法，该瓜尔胶分子中既带有季胺盐阳离子，又接枝了非离子羟烷基基团，用作纸张助留剂。其不足之处在于改性瓜尔胶水溶液浓度较低，其制备方法难以工业化和大批量生产，成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性瓜尔胶及其制备方法和在制备烟草薄片中的应用，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的改性瓜尔胶的制备方法，包括如下步骤：
1)将80～350重量份的溶剂与50～90重量份瓜尔胶原粉混合；
2)加入8～25重量份的碱性催化剂，升温至20～80℃，加入1～10重量份的交联剂，反应2～7小时；
3)用中和剂调节体系pH值为8～10，加入2～15重量份的阳离子化助剂，升温至35～70℃，保温反应1～6小时；
4)用中和剂调节pH值为7～8。
5)反应液经过滤、洗涤、烘干后得到所述改性瓜尔胶。
所说的溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、石油醚或丙酮的一种或两种以上的混合物；
所说的碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、二乙醇胺、三乙醇胺或二乙烯三胺中的一种或两种以上的混合物；
所说的交联剂选自环氧氯丙烷、甲醛、三氯偏磷或三聚磷酸钠的一种或两种以上的混合物；
所说的中和剂选自盐酸、硫酸或冰乙酸中的一种或两种以上的混合物；
所说的阳离子化助剂选自3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季铵或甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵中的一种或两种以上的混合物；
优选的，各物料的重量份为：
瓜尔胶 60～80份，溶剂 100～200份，催化剂 10～20份，交联剂 3～8份，阳离子化助剂 5～10份，中和剂 10～16份。
采用上述方法制备的用于烟草薄片的瓜尔胶，可用作造纸助剂，用于烟草薄片的制备。
瓜尔胶有着和纤维素相似的分子结构，决定了它和纤维素具有天然的相亲性。经过改性后，瓜尔胶带有阳离子电荷，流动性好、与其他添加剂、助剂有良好配伍性，极易在纤维表面形成网状高分子弹性膜，从而具有很好的助留助滤效果，助留效果可提高30％以上。
具体实施方式
实施例1
常温下往反应釜中加入100克甲醇，将60克瓜尔胶原粉分散均匀后，加入重量浓度为50％氢氧化钠溶液10克，升温至20℃，随后缓慢加入环氧氯丙烷3克，继续保温反应5小时，加入盐酸，调节体系pH值为8，然后缓慢加入阳离子化助剂3-氯-2羟丙基-三甲基氯化铵5克，升温至70℃，保温反应1小时，降温出料，用盐酸12克中和体系pH为8，抽滤，烘干粉碎，密封包装待用。
实施例2
常温下往反应釜中加入150克石油醚，将70克瓜尔胶原粉分散均匀后，加入重量浓度为50％三乙醇胺溶液15克，升温至50℃，随后缓慢加入三氯偏磷5克，保温反应2小时，加入硫酸，调节体系pH值为10，然后缓慢加入阳离子化助剂2，3-环氧丙基三甲基氯化铵7克，然后升温至35℃，保温反应3小时，降温出料，用醋酸16克中和pH为7.5，抽滤，烘干粉碎，密封包装待用。
实施例3
常温下往反应釜中加入200克丙酮，将80克瓜尔胶原粉分散均匀后，加入重量浓度为50％二乙烯三胺溶液20克，升温至80℃，随后缓慢加入三聚磷酸钠8克，保温反应7小时，加入冰乙酸，调节体系pH值为9，然后缓慢加入阳离子化助剂甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵10克，然后升温至45℃，保温反应5小时，降温出料，用硫酸10克中和pH为8，抽滤，烘干粉碎，密封包装待用。
实施例4
常温下往反应釜中加入150克乙醇，将70克瓜尔胶原粉分散均匀后，加入重量浓度为50％三乙醇胺溶液20克，升温至60℃，随后缓慢加入三氯偏磷8克，保温反应5小时，加入盐酸和硫酸质量比1∶1混合物，调节体系pH值为8，然后缓慢加入阳离子化助剂2，3-环氧丙基三甲基氯化铵9克，然后升温至55℃，保温反应6小时，降温出料，用醋酸14克中和pH为7，抽滤，烘干粉碎，密封包装待用。
实施例5
改性瓜尔胶在造纸法制备烟草薄片中的应用：
(1)打浆：
烟草干浆浸泡20h，取40g绝干浆，疏解机转速3000转，浆浓13.3％，原浆叩解度28°SR，而后，用100目网洗浆2次。
针叶木浆为加拿大“北木”牌打浆，盘磨式打浆机，比压3.33，打浆浓度10.0％；
(1#)木浆 转速17000转，叩解度69°SR
(2#)木浆 转速13000转，叩解度54°SR；
(2)抄片：
实验样品：混合浆烟草浆95％、1#针叶木浆5％(绝干浆)
填料 原料PCC(山东洪峰造纸化学品有限公司)粒径38.75％(-2.0μm)
按照抄60g/m2的纸样计算加入量，抄片机面网80目。
实验方案：(以下百分比均为重量)
(1)适量混合浆+15％填料
(2)适量混合浆+15％填料+0.1％助剂1
(3)适量混合浆+15％填料+0.1％实施例1
(4)适量混合浆+15％填料+0.1％实施例2
(5)适量混合浆+15％填料+0.1％实施例3
(6)适量混合浆+15％填料+0.1％实施例4
以上添加量均按绝干量计算加入量
(注：助剂1为专利CN1757827A制备的改性瓜尔胶。)
手抄片成型后，用上光机烘干。
(3)涂布
采取喷涂方式涂布，涂布用料为烟草浆萃取液，涂料应用温度50℃，用自制涂布器向手抄片纸样均匀涂布，涂布量为1.5g/m2，100℃烘箱干燥成纸。
实验数据和结果：
从表中可以看出
添加实施例1～4的纸张填料留着滤、灰分、裂断长都有明显的增加。
Claims (9)
1.一种改性瓜尔胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将80～350重量份的溶剂与50～90重量份瓜尔胶原粉混合；
2)加入8～25重量份的碱性催化剂，加入1～10重量份的交联剂，升温至20～80℃反应；所说的交联剂选自环氧氯丙烷、甲醛、三氯偏磷或三聚磷酸钠的一种或两种以上的混合物；
3)用中和剂调节体系pH值为8～10，加入2～15重量份的阳离子化助剂，升温至35～70℃反应；
4)用中和剂调节pH值为7～8；
5)反应液经过滤、洗涤、烘干后得到所述改性瓜尔胶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，反应2～7小时，步骤3)中，保温反应1～6小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的阳离子化助剂选自3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季铵或甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵中的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、石油醚或丙酮的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、二乙醇胺、三乙醇胺或二乙烯三胺中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的中和剂选自盐酸、硫酸或冰乙酸中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各物料的重量份为：
瓜尔胶60～80份，溶剂100～200份，催化剂10～20份，交联剂3～8份，阳离子化助剂5～10份，中和剂10～16份。
8.根据权利要求1～7任一项所述方法制备的改性瓜尔胶。
9.根据权利要求8所述的改性瓜尔胶的应用，其特征在于，用作造纸助剂或用于烟草薄片的制备。
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