CN101906170A - 非离子阴离子瓜尔胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非离子阴离子瓜尔胶及其制备方法，其非离子基是指羟烷基，非离子摩尔取代度为0.2～1.4；阴离子基是羧甲基，取代度为0.5～0.9。本发明非离子阴离子瓜尔胶的粘度适宜，适合用于透明的个人护理品领域。

Description

非离子阴离子瓜尔胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种多糖的改性产品及其制备方法，尤其是一种非离子阴离子瓜尔胶及其制备方法。

背景技术

瓜尔胶，英文名为“guargum”，也称做古耳胶、瓜胶等，是从广泛种植于印巴次大陆的一种豆科植物-瓜尔豆中提取的一种高纯化天然多糖，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)键与主链相连。每隔一个甘露糖就有一个半乳糖支链，两者的比例大约是2∶1。多糖能分散在水中，形成高粘度液体，一般多糖原粉的1％水溶液的粘度为4000～6000mPa.s。天然瓜胶多糖有以下缺点：水不溶物含量高；不能快速溶胀水合，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，对多糖原粉进行改性后可以明显改善以上缺点。

瓜尔胶多糖的改性研究是基于其不同的应用目的展开的，改性的多糖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，并得到规模的市场认可。

瓜尔胶的分子结构上引入阴离子基后显负电性，可用作造纸助剂、增加纸张的印刷性能、抗压、耐折和耐磨等性能；还可用于洗发香波、护肤用品以及织物印花糊料等方面；分子结构上引入非离子基后可增加产品的耐盐性。CN101323647A公开了一种阴离子瓜胶的制备工艺，但这种技术合成的阴离子瓜胶的取代度低，仅为0.25～0.6，不能应用于透明日化用品方面。美国专利US5756720中公开了一种非离子阳离子化透明瓜胶的制备方法，该产品可用于透明个人护理品和其它工业领域，它是以工业化羟烷基瓜胶为基料进行阳离子化反应，成本较高。目前采用一步法制备溶液透明的非离子阴离子瓜胶的研究尚未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种溶液透明的非离子阴离子瓜尔胶及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明制备方法采用下述制备方法：(1)、将16～48重量份固体碱放入120～260重量份分散介质中，配制高浓度的碱液，100重量份的瓜尔胶原粉加入到分散介质中进行碱化，得到分散液；

(2)、将20～60重量份的阴离子醚化剂固体缓慢溶解在水中，制成阴离子醚化剂溶液；

(3)、无氧或少氧条件下：40～80℃温度，在分散液中加入阴离子醚化剂溶液，反应2～3小时，然后加入非离子改性单体20～50克，在50～70℃反应2～5小时，得到反应液；或者，

在分散液中加入非离子改性单体20～50克，在50～70℃反应2～5小时，然后加入阴离子醚化剂溶液，在40～80℃温度反应2～3小时，得到反应液；

(4)、将反应液用中和剂调节pH值为8～9，然后过滤、洗涤、烘干得到非离子阴离子瓜尔胶。

为使瓜尔胶在碱液中充分碱化溶胀，所述步骤(1)中瓜尔胶在碱液中碱化30～120分钟。

优选的阴离子醚化剂选自氯乙酸、氯乙酸钠中的一种或二者的混合物；所述的阴离子醚化剂溶液的重量分数为40％至饱和溶液。

优选的非离子改性单体为环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷。

优选的固体碱选自氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或二者的混合物。

优选的分散介质选自甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、石油醚或丙酮中的一种或几种与水的混合物；反应介质中水的重量分数在10～35％之间。

优选的中和剂可选自盐酸、硫酸、磷酸、乙酸或柠檬酸中的一种或几种。

本发明非离子阴离子瓜尔胶采用上述的制备方法制成。

本发明非离子阴离子瓜尔胶的非离子基最好是羟烷基，非离子取代度为0.2～1.4。

本发明非离子阴离子瓜尔胶的阴离子基最好是羧甲基，取代度为0.5～0.9。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明方法的技术特点在于一步合成，工艺简单，中间产品不必分离纯化，可以直接或同时进行后续反应；并且合成过程中能充分利用反应热，减少能量消耗。

本发明非离子阴离子瓜尔胶的粘度位于20～1000mPa·s(粘度测试条件：质量百分比浓度1％、温度25℃、3号转子转速为6rpm)，水不溶物(采用恒重法测定)质量百分比1～11％，羧甲基取代度为0.5～0.9，非离子摩尔取代度0.2～1.4，分光光度计测定0.5wt％该瓜尔胶溶液的透光率可高达94％。本发明非离子阴离子瓜尔胶的粘度适宜，适合用于透明的个人护理品领域。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

将26克氢氧化钠放入200克的乙醇和60克水的混合液(分散介质，其中水的重量分数为23％)中，搅拌溶解得高浓度的碱液，在碱液中加入100克瓜尔胶原粉，室温搅拌均匀，碱化2小时得到分散液。将盛放分散液的容器用氮气置换3次，形成无氧或缺氧环境；分散液升温至60℃，将38克非离子改性单体-环氧丙烷加入，反应3小时，升温至65℃，加入70克氯乙酸溶液(质量百分比浓度为75％、其中氯乙酸52.5克)，反应2.5小时得到反应液。将反应液用30wt％盐酸调节pH值为8.5，然后过滤、洗涤、烘干后得到非离子阴离子瓜尔胶147克。非离子阴离子瓜尔胶的粘度为280mPa·s(粘度测试条件：质量百分比浓度1％、温度25℃、3号转子转速为6rpm)，酸洗法测定羧甲基取代度为0.78，摩根串联法测定羟丙基摩尔取代度为0.82，分光光度计测定0.5wt％胶液透光率为91％。

实施例2：

将32克氢氧化钾放入180克的异丙醇和55克水的混合液(分散介质，其中水的重量分数为23.4％)中，搅拌溶解得高浓度的碱液，在碱液中加入100克瓜胶原粉，室温搅拌均匀，碱化2小时得到分散液。将盛放分散液的容器用氮气置换3次，形成无氧或缺氧环境；分散液升温至65℃，将42克非离子改性单体-环氧丙烷加入，反应3小时，升温至70℃，加入65克氯乙酸溶液(质量百分比浓度为75％，其中氯乙酸48.75克)，反应2小时得到反应液；将反应液用70wt％硫酸调节pH值为8，然后过滤、洗涤、烘干后得到非离子阴离子瓜尔胶165克。非离子阴离子瓜尔胶的粘度80mPa.s(粘度测试条件：质量百分比浓度1％、温度25℃、3号转子转速为6rpm)，酸洗法测定羧甲基取代度为0.62，摩根串联法测定羟丙基摩尔取代度为1.1，分光光度计测定0.5wt％胶液透光率为94％。

实施例3：

将14克氢氧化钠和14克氢氧化钾放入200克的甲醇和50克水的混合液(分散介质，其中水的重量分数为20％)中，搅拌溶解得高浓度的碱液，在碱液中加入100克瓜胶原粉，室温搅拌均匀，碱化2小时得到分散液；在无氧或缺氧环境下，分散液升温至55℃，将44克非离子改性单体-环氧丙烷加入，反应2.5小时，升温至75℃，加入60克氯乙酸溶液(质量百分比浓度为75％，其中氯乙酸45克)，反应2小时得到反应液；将反应液用85wt％磷酸调节pH值为9，然后过滤、洗涤、烘干后得到非离子阴离子瓜尔胶154克。非离子阴离子瓜尔胶的粘度480mPa·s(粘度测试条件：质量百分比浓度1％、温度25℃、3号转子转速为6rpm)，酸洗法测定羧甲基取代度为0.58，摩根串联法测定羟丙基摩尔取代度为1.25，分光光度计测定0.5wt％胶液透光率为88％。

实施例4：

将16克氢氧化钠放入78克的乙醇和42克水的混合液(分散介质，其中水的重量分数为35％)中，搅拌溶解得高浓度的碱液，在碱液中加入100克瓜胶原粉，室温搅拌均匀，碱化1小时得到分散液；在无氧或缺氧环境下，分散液升温至70℃，将50克非离子改性单体-环氧丁烷加入，反应2小时；升温至80℃，加入50克氯乙酸钠溶液(质量百分比浓度为40％，其中氯乙酸钠20克)，反应3小时，得到反应液；将反应液用乙酸调节pH值为8.5，然后过滤、洗涤、烘干后得到非离子阴离子瓜尔胶165克。非离子阴离子瓜尔胶的粘度120mPa·s(粘度测试条件：质量百分比浓度1％、温度25℃、3号转子转速为6rpm)，酸洗法测定羧甲基取代度为0.52，摩根串联法测定羟丙基摩尔取代度为1.4，分光光度计测定0.5wt％胶液透光率为93％。

实施例5：

将48克氢氧化钠放入90份石油醚、90份丙酮和20克水的混合液(分散介质，其中水的重量分数为10％)中，搅拌溶解得高浓度的碱液，在碱液中加入100克瓜尔胶原粉，室温搅拌均匀，碱化30分钟得到分散液。将盛放分散液的容器用氮气置换3次，形成无氧或缺氧环境；分散液升温至40℃，加入120克氯乙酸和氯乙酸钠混合溶液(氯乙酸和氯乙酸钠的总量比为3∶2，其中氯乙酸和氯乙酸钠60克)，反应3小时，升温至50℃，将20克非离子改性单体-环氧乙烷加入，反应5小时得到反应液。将反应液用柠檬酸调节pH值为8，然后过滤、洗涤、烘干后得到非离子阴离子瓜尔胶145克。非离子阴离子瓜尔胶的粘度为320mPa·s(粘度测试条件：质量百分比浓度1％、温度25℃、3号转子转速为6rpm)，酸洗法测定羧甲基取代度为0.60，摩根串联法测定羟丙基摩尔取代度为1.1，分光光度计测定0.5wt％胶液透光率为89％。

Claims (10)

1.一种非离子阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于，该方法采用下述制备方法：(1)、将16～48重量份固体碱放入120～260重量份分散介质中，配制高浓度的碱液，100重量份的瓜尔胶原粉加入到分散介质中进行碱化，得到分散液；

(2)、将20～60重量份的阴离子醚化剂固体缓慢溶解在水中，制成阴离子醚化剂溶液；

(3)、无氧或少氧条件下：40～80℃温度，在分散液中加入阴离子醚化剂溶液，反应2～3小时，然后加入非离子改性单体20～50克，在50～70℃反应2～5小时，得到反应液；或者，

在分散液中加入非离子改性单体20～50克，在50～70℃反应2～5小时，然后加入阴离子醚化剂溶液，在40～80℃温度反应2～3小时，得到反应液；

(4)、将反应液用中和剂调节pH值为8～9，然后过滤、洗涤、烘干得到非离子阴离子瓜尔胶。

2.根据权利要求1所述的非离子阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中瓜尔胶在碱液中碱化30～120分钟。

3.根据权利要求1所述的非离子阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的阴离子醚化剂选自氯乙酸、氯乙酸钠中的一种或二者的混合物；所述的阴离子醚化剂溶液的重量分数为40％至饱和溶液。

4.根据权利要求1所述的非离子阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于：所述的非离子改性单体为环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷。

5.根据权利要求1所述的非离子阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于：所述的固体碱选自氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或二者的混合物。

6.根据权利要求1所述的非离子阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于：所述的分散介质选自甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、石油醚或丙酮中的一种或几种与水的混合物；反应介质中水的重量分数在10～35％之间。

7.根据权利要求1所述的非离子阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于：所述的中和剂可选自盐酸、硫酸、磷酸、乙酸或柠檬酸中的一种或几种。

8.权利要求1～7所述的任意一种非离子阴离子瓜尔胶的制备方法所得到的非离子阴离子瓜尔胶。

9.根据权利要求8所述的非离子阴离子瓜尔胶，其特征在于：其非离子基是指羟烷基，非离子摩尔取代度为0.2～1.4。

10.根据权利要求8或9所述的非离子阴离子瓜尔胶，其特征在于：其阴离子基是羧甲基，取代度为0.5～0.9。