CN101906171B - 胶液透明的阴离子瓜尔胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胶液透明的阴离子瓜尔胶及其制备方法，该阴离子瓜尔胶的阴离子取代度为0.8～1.2，1wt％胶液的粘度为80～500mPa.s，0.5wt％溶液的透光率可达90％以上。本阴离子瓜尔胶溶液具有较高的透明性，粘度适宜，胶液稳定，非常适合用于透明的个人护理品和纺织印花糊料领域。

Description

胶液透明的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工艺，尤其是一种胶液透明的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。瓜尔胶多糖，为天然的半乳甘露聚糖，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。瓜尔胶多糖能分散在水中，形成高粘度液体，一般瓜尔胶多糖原粉的1％水溶液的粘度为4000～6000mPa·s。天然瓜尔胶多糖有以下缺点：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，对瓜尔胶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。CN101323647A公开了一种阴离子瓜尔胶的制备工艺，但这种技术合成的阴离子瓜尔胶的取代度低，仅为0.25～0.6；并且胶液透明度低；从而造成其应用范围较窄，尤其不能适用于对透明度要求较高领域，如透明日化用品方面。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种取代度高、溶液透明度高的胶液透明的阴离子瓜尔胶及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明方法采用下述工艺步骤：(1)、将20～70重量份固体碱放入80～320重量份分散介质中，配制成碱液，然后将100重量份的瓜尔胶加入到碱液中使其充分溶胀，得到分散液；

(2)、将50～120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)、将阴离子醚化剂溶液滴加到分散液中，在30～70℃温度下反应1.5～4.5小时，得到反应液；

(4)、将反应液用酸中和至pH为8～9，洗涤、离心、干燥。

作为本发明进一步的技术方案，所述步骤(1)中瓜尔胶在碱液中溶胀30～120分钟。

作为本发明更进一步的技术方案，所述步骤(3)是在少氧或无氧环境下进行。

优选的固体碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或二者的混合物。

优选的分散介质是甲醇、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；分散介质中水的重量分数在10～35％之间。

优选的阴离子醚化剂选自氯乙酸、氯乙酸钠或二者的混合物；阴离子醚化剂溶液的重量浓度为40％至饱和溶液。

优选的酸选自盐酸、硫酸、磷酸、乙酸、柠檬酸中的一种或几种。

本发明胶液透明的阴离子瓜尔胶采用上述方法制备。

本发明胶液透明的阴离子瓜尔胶，其阴离子取代度为0.8～1.2，1wt％胶液的粘度为80～500mPa·s，分光光度计测定0.5wt％溶液的透光率可达90％以上。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明胶液透明的阴离子瓜尔胶的溶液(胶液)具有较高的透明性，分光光度计测定0.5wt％该瓜尔胶溶液的透光率可高达90％以上。粘度位于80～500mPa·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)，用酸洗法测定阴离子取代度可达0·8～1.2。本发明阴离子瓜尔胶的粘度适宜，胶液稳定，非常适合用于透明的个人护理品和纺织印花糊料领域。

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52克固体NaOH放入210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22.2％)中，搅拌溶解得高浓度的碱液，加入100克瓜尔胶原粉，室温搅拌均匀，碱化溶胀1.5小时，得到分散液。分散液升温至60℃，滴加质量百分比浓度为65％的氯乙酸醚化剂溶液140克(其中氯乙酸91克)，恒温反应2.5小时后，降温得到反应液；将反应液用30wt％的盐酸调节pH值为8.5，洗涤、过滤、烘干后得到胶液透明的阴离子瓜尔胶。阴离子瓜尔胶的产量为154克，用酸洗法测定取代度为0.88，1wt％胶液粘度为130mPa·s，分光光度计测定0.5wt％胶液的透光率为90％。

实施例2：

将42克固体KOH放入200克的异丙醇和52克水的混合液(分散介质，其中水的重量分数为20.6％)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，碱化溶胀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；然后分散液升温至65℃，滴加质量百分比浓度45％醚化剂溶液200克(其中氯乙酸钠90克)，恒温反应3.5小时后，降温得到反应液；将反应液用30wt％的硫酸调节pH值为8，洗涤、过滤、烘干后得到胶液透明的阴离子化瓜尔胶。阴离子瓜尔胶的产量为159克，用酸洗法测定取代度为1.05，1wt％胶液粘度为300mPa·s，分光光度计测定0.5％胶液的透光率为92％。

实施例3：

将70克固体NaOH放入200克的异丙醇和82克水的混合液(分散介质，其中水的重量分数为29％)中，搅拌溶解得高浓度的碱液，在碱液加入100克瓜尔胶原粉，室温搅拌均匀，碱化溶胀2小时，得到分散液；分散液升温至50℃，滴加质量百分比浓度为65％氯乙酸醚化剂溶液130克(其中氯乙酸84.5克)，恒温反应4.5小时后，降温得到反应液。将反应液用60wt％的磷酸调节pH值为9，洗涤、过滤、烘干后得到胶液透明的阴离子化瓜尔胶。阴离子瓜尔胶的产量为151克，用：酸洗法测定取代度为0.84，1％胶液粘度为480mPa·s，分光光度计测定0.5wt％胶液的透光率为86％。

实施例4：

将38克固体NaOH放入210克的甲醇和60克水的混合液(分散介质，其中水的重量分数为22.2％)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，碱化溶胀2.5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；然后将分散液升温至70℃，滴加质量百分比浓度为50％的氯乙酸钠和氯乙酸混合物溶液(氯乙酸钠和氯乙酸的质量比为3∶2)180克(其中氯乙酸钠和氯乙酸的质量共90克)，恒温反应4小时后，降温得到反应液。将反应液用柠檬酸调节pH值约为9，洗涤、过滤、烘干后得到胶液透明的阴离子化瓜尔胶。阴离子瓜尔胶的产量为175克，用酸洗法测定取代度为1.2，1wt％胶液粘度为120mPa·s，分光光度计测定0.5％胶液的透光率为94％。

实施例5：

将10克固体NaOH和10克KOH放入52克的甲醇和28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克瓜尔胶原粉，室温搅拌均匀，碱化溶胀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；然后将分散液升温至30℃，滴加质量百分比浓度为40％的氯乙酸钠125克(其中氯乙酸钠50克)，恒温反应4.5小时后，降温得到反应液。将反应液用柠檬酸调节pH值约为8.7，洗涤、过滤、烘干后得到胶液透明的阴离子化瓜尔胶。阴离子瓜尔胶的产量为160克，用酸洗法测定取代度为0.9，1wt％胶液粘度为210mPa·s，分光光度计测定0.5％胶液的透光率为91％。

实施例6：

将45克KOH放入288克的正丁醇和32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，碱化溶胀75分钟，得到分散液。将分散液升温至45℃，滴加质量百分比浓度为40％的氯乙酸300克(其中氯乙酸120克)，恒温反应1.5小时后，降温得到反应液。将反应液用乙酸调节pH值约为8.2，洗涤、过滤、烘干后得到胶液透明的阴离子化瓜尔胶。阴离子瓜尔胶的产量为155克，用酸洗法测定取代度为0.93，1wt％胶液粘度为100mPa·s，分光光度计测定0.5％胶液的透光率为93％。

实施例7：

将60克固体NaOH放入90克石油醚、90克丙酮和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，加入100克瓜尔胶原粉，室温搅拌均匀，碱化溶胀1.5小时，得到分散液。分散液升温至55℃，滴加氯乙酸醚饱和溶液102克(其中氯乙酸醚饱和溶液浓度为83wt％、氯乙酸85克)，恒温反应3小时后，降温得到反应液；将反应液用30wt％的盐酸调节pH值为8.5，洗涤、过滤、烘干后得到胶液透明的阴离子瓜尔胶。阴离子瓜尔胶的产量为170克，用酸洗法测定取代度为0.90，1wt％胶液粘度为200mPa·s，分光光度计测定0.5wt％胶液的透光率为92％。

Claims (9)

1.一种胶液透明的阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于，该方法采用下述工艺步骤：(1)、将20～70重量份固体碱放入80～320重量份分散介质中，配制成碱液，然后将100重量份的瓜尔胶加入到碱液中使其充分溶胀，得到分散液；

(2)、将50～120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)、将阴离子醚化剂溶液滴加到分散液中，在30～70℃温度下反应1.5～4.5小时，得到反应液；

(4)、将反应液用酸中和至pH为8～9，洗涤、离心、干燥；

所述的分散介质是甲醇、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；分散介质中水的重量分数在10～35％之间。

2.根据权利要求1所述的胶液透明的阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中瓜尔胶在碱液中溶胀30～120分钟。

3.根据权利要求1所述的胶液透明的阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的阴离子醚化剂溶液的重量浓度为40％至饱和溶液。

4.根据权利要求1所述的胶液透明的阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)是在无氧环境下进行。

5.根据权利要求1-4所述的任意一种胶液透明的阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于：所述的固体碱为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1-4所述的任意一种胶液透明的阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于：所述的阴离子醚化剂选自氯乙酸、氯乙酸钠或二者的混合物。

7.根据权利要求1-4所述的任意一种胶液透明的阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于：所述的酸选自盐酸、硫酸、磷酸、乙酸、柠檬酸中的一种或几种。

8.权利要求1～7所述的任意一种方法制备的胶液透明的阴离子瓜尔胶。

9.根据权利要求8所述的胶液透明的阴离子瓜尔胶，其特征在于：其阴离子取代度为0.8～1.2，1wt％胶液的粘度为80～500mPa·s，0.5wt％溶液的透光率可达90％以上。