CN101974100B - 一种复合改性瓜尔胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合改性瓜尔胶及其制备方法，制备原料包括瓜尔胶，盐酸、硫酸或硝酸，乙醇、甲醇或异丙醇，制备方法包括调乳、酸解、中和、洗涤、过滤、高温、挤压剪切、干燥、粉碎、筛分。所制备的改性瓜尔胶具有易于在冷水和热水中分散与溶解，而不产生结团，且其水溶液初始粘度高、凝胶强度大。制备方法简单、效率高，改性条件温和，易于实现规模化工业生产。

Description

一种复合改性瓜尔胶及其制备方法

一、技术领域：

本发明主要涉及一种改性瓜尔胶及其制备方法，特别是涉及采用湿法制备复合改性瓜尔胶。

二、背景技术：  

瓜尔胶是从豆科植物—瓜尔豆中提取出来的，为大分子天然亲水胶体，可广泛用于如食品、化妆品、造纸、油田等领域。瓜尔胶以聚甘露糖为分子主链，D-吡喃甘露糖单元之间以β(1-4)苷键连接，而Ｄ-吡喃半乳糖则以α(1-6)键连接在聚甘露糖主链上。瓜尔胶中甘露糖与半乳糖单元之摩尔比为2：1,即每隔一甘露糖单元连接着一个半乳糖分支。

天然的瓜尔胶存在不能快速溶胀和水合，热稳定性差，易被酶和细菌分解等缺陷。瓜尔胶经过改性后，其水溶性、水不溶物的含量、黏度的稳定性和电解质的兼容性显著改善，可满足不同的应用要求，扩大其应用领域。

专利USP5733854公开了一种可用于洗涤剂的含有阴、阳两种离子的改性瓜尔胶，该胶水溶液具有较好的透明性。专利CN1318694C公开了一种羟烷基阳离子瓜尔胶一步泥浆制备方法，所制备阳离子取代度高。专利CN100547160C公开了一种高固含量改性瓜尔胶水溶液的制备方法，用甘露糖酶和半乳糖氧化酶进行酶催化反应，得到低粘度、固含量高的改性瓜尔胶水溶液。专利CN101323647A公开了一种阴离子瓜尔胶的制备方法，步骤包括原粉碱化、加入阴离子醚化剂。

但上述这些专利技术存在的主要问题是产品生产成本高、制备步骤复杂、产品水溶液初粘力低、凝胶强度差、产品分子中引入化学基团以及应用范围窄。

三、发明内容： 

1、发明目的：

本发明提供一种复合改性瓜尔胶及其制备方法，克服了现有技术存在的缺陷，利用酸易在瓜尔胶无定形区域渗入，糖苷键发生水解，提高瓜尔胶结晶度，从而改善瓜尔胶性能，将长链瓜尔胶切断成短链瓜尔胶，达到使水溶性物质增多的目的。

2、技术方案：

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种复合改性瓜尔胶，其特征在于：由以下原料制备而成：瓜尔胶，盐酸、硫酸或硝酸中的一种，乙醇、甲醇或异丙醇中的一种；原料配比以干瓜尔胶质量为基础，其余原料按照相对于干瓜尔胶质量的百分比为：盐酸、硫酸或硝酸1.0～10.0％，乙醇、甲醇或异丙醇150～400％；盐酸、硫酸或硝酸的质量百分浓度为30%。

一种上述复合改性瓜尔胶的制备方法，其特征在于：制备方法步骤如下：

（1）、 按上述比例取原料备用，将瓜尔胶用质量百分比为95%的乙醇、甲醇或异丙醇水溶液调制成质量百分比浓度为25～40%的乳液，置于反应釜中，搅拌，并将乳液升温至35～75℃，将配方量1～10％的质量百分浓度为30%的盐酸、硫酸或硝酸全部加入乳液中，恒温，酸解2～12小时，酸解结束后，用质量百分比浓度为3～6%的氢氧化钠或碳酸钠乙醇、甲醇或异丙醇水溶液将乳液pH值调至6.0～7.0，乳液再经过滤、洗涤，得酸解瓜尔胶湿饼；

（2）、将上述酸解瓜尔胶湿饼加入膨化机的喂料机，使酸解瓜尔胶再经120～250℃高温、挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，即得膨化酸解瓜尔胶。 

上述步骤（1）中乳液过滤后，再用含水量低于10%的乙醇、甲醇或异丙醇水溶液洗涤，得酸解瓜尔胶湿饼。

上述步骤（2）中挤压剪切条件为：压力2～20Mpa，螺杆转速20～400rpm。

所述膨化酸解瓜尔胶的复合顺序为：先酸解瓜尔胶，再经高温膨化。

所述膨化酸解瓜尔胶的复合顺序为：将瓜尔胶先膨化，后酸解。

本发明利用酸易在瓜尔胶无定形区域渗入，糖苷键发生水解，提高瓜尔胶结晶度，从而改善瓜尔胶性能。利用加温、加压使酸解瓜尔胶颗粒中的水分呈过热状态，颗粒变软，当高压迅速变成常压时，颗粒内呈过热状态的水分在瞬间汽化而发生强烈爆炸，产生的巨大膨胀压力能破坏颗粒结构的原理，将长链瓜尔胶切断成短链瓜尔胶，水溶性物质增多。

3、优点及效果：

本发明提供了一种复合改性瓜尔胶及其制备方法，具有如下优点：

（1）、膨化酸解瓜尔胶易于在冷水和热水中分散与溶解，不产生结团现象，使其便于应用；

（2）、产品分子中未引入新的化学基团，质量稳定，结构疏松、改性均匀、效率高；

（3）、产品粘度稳定，其水溶液初粘力强、固含量高，成膜性好，凝胶强度高，糊液透明好；

（4）、瓜尔胶改性路径短，改性条件温和，易于实现规模化工业生产。

四、具体实施方式：

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明：

一种复合改性瓜尔胶，其特征在于：由以下原料制备而成：瓜尔胶，盐酸、硫酸或硝酸，乙醇、甲醇或异丙醇或其它溶剂；原料配比以干瓜尔胶质量为基础，其余原料按照相对于干瓜尔胶质量的百分比为：盐酸、硫酸或硝酸1.0～10.0％，乙醇、甲醇或异丙醇150～400％。所述盐酸、硫酸或硝酸用于酸解瓜尔胶，其质量百分比浓度均为30%。

一种上述复合改性瓜尔胶的制备方法，其特征在于：制备方法步骤如下：

（1）、 按上述比例取原料备用，将瓜尔胶用质量百分比为95%的乙醇、甲醇或异丙醇水溶液调制成质量百分比浓度为25～40%的乳液，置于反应釜中，搅拌，并将乳液升温至35～75℃，将配方量1～10％的质量百分浓度为30%的盐酸、硫酸或硝酸全部加入乳液中，恒温，酸解2～12小时，酸解结束后，用质量百分比浓度为3～6%的氢氧化钠或碳酸钠乙醇、甲醇或异丙醇水溶液将乳液pH值调至6.0～7.0，乳液再经过滤、洗涤得酸解瓜尔胶湿饼；

（2）、将上述酸解瓜尔胶湿饼加入膨化机的喂料机，使酸解瓜尔胶再经120～250℃高温、挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，即得膨化酸解瓜尔胶。

上述步骤（1）中乳液过滤后，再用含水量低于10%的乙醇、甲醇或异丙醇水溶液洗涤，得酸解瓜尔胶湿饼。

上述步骤（2）中挤压剪切条件为：压力2~20Mpa，螺杆转速20~400rpm。

所述膨化酸解瓜尔胶的复合顺序为：先酸解瓜尔胶，再经高温膨化。

所述膨化酸解瓜尔胶的复合顺序为：将瓜尔胶先膨化，后酸解。

实施例1：

一种复合改性瓜尔胶，其特征在于：由以下原料制备而成：瓜尔胶，盐酸，乙醇；原料配比以干瓜尔胶质量为基础，其余原料按照相对于干瓜尔胶质量的百分比为：盐酸4.0％，乙醇180％，盐酸质量百分浓度为30%。

一种复合改性瓜尔胶的制备方法，包括调乳、酸解、中和、洗涤、过滤、高温、挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，具体步骤如下：

将瓜尔胶用质量百分数为95%乙醇水溶液调制成质量百分浓度为33%的乳液，置于反应釜中，搅拌，并将乳液升温至50℃，将配方量的盐酸全部加入乳液中，恒温，酸解8小时，酸解结束后，用质量浓度为5%的氢氧化钠或碳酸钠乙醇水溶液将乳液pH 值调至6.0，乳液过滤后，再用含水量低于10%的乙醇水溶液洗涤，得酸解瓜尔胶湿饼。

将酸解瓜尔胶湿饼加入膨化机的喂料机，使酸解瓜尔胶再经120℃高温、在压力2Mpa，螺杆转速20rpm的条件下挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，即得膨化酸解瓜尔胶。

实施例2：

一种复合改性瓜尔胶，其特征在于：由以下原料制备而成：瓜尔胶，盐酸，乙醇；原料配比以干瓜尔胶质量为基础，其余原料按照相对于干瓜尔胶质量的百分比为：盐酸6.0％，乙醇150％，盐酸质量百分浓度为30%。

一种复合改性瓜尔胶的制备方法，包括调乳、酸解、中和、洗涤、过滤、高温、挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，具体步骤如下：

将瓜尔胶用质量百分数为95%乙醇水溶液调制成质量百分浓度为36.4%的乳液，置于反应釜中，搅拌，并将乳液升温至60℃，将配方量的盐酸全部加入乳液中，恒温，酸解6小时，酸解结束后，用质量浓度为5%的氢氧化钠或碳酸钠乙醇水溶液将乳液pH 值调至7.0，乳液过滤后、再用含水量低于10%的乙醇水溶液洗涤，得酸解瓜尔胶湿饼。

将酸解瓜尔胶湿饼加入膨化机的喂料机，使酸解瓜尔胶再经250℃高温、在压力20Mpa，螺杆转速400rpm的条件下挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，即得膨化酸解瓜尔胶。

实施例3：

一种复合改性瓜尔胶，其特征在于：由以下原料制备而成：瓜尔胶，盐酸，乙醇；原料配比以干瓜尔胶质量为基础，其余原料按照相对于干瓜尔胶质量的百分比为：盐酸8.0％，乙醇120％，盐酸质量百分浓度为30%。

一种复合改性瓜尔胶的制备方法，包括调乳、酸解、中和、洗涤、过滤、高温、挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，具体步骤如下：

将瓜尔胶用质量百分数为95%乙醇水溶液调制成质量百分浓度为40.8%的乳液，置于反应釜中，搅拌，并将乳液升温至70℃，将配方量的盐酸全部加入乳液中，恒温，酸解4小时，酸解结束后，用质量浓度为5%的氢氧化钠或碳酸钠乙醇水溶液将乳液pH 值调至6.5，乳液过滤后、再用含水量低于10%的乙醇水溶液洗涤，得酸解瓜尔胶湿饼。

将酸解瓜尔胶湿饼加入膨化机的喂料机，使酸解瓜尔胶再经150℃高温、在压力5Mpa，螺杆转速200rpm的条件下挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，即得膨化酸解瓜尔胶。

实施例4：

一种复合改性瓜尔胶，其特征在于：由以下原料制备而成：瓜尔胶，盐酸，乙醇；原料配比以干瓜尔胶质量为基础，其余原料按照相对于干瓜尔胶质量的百分比为：盐酸4.0％，乙醇300％，盐酸质量百分浓度为30%。

一种复合改性瓜尔胶的制备方法，包括调乳、酸解、中和、洗涤、过滤、高温、挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，具体步骤如下：

将瓜尔胶用质量百分数为95%乙醇水溶液调制成质量百分浓度为23.2%的乳液，置于反应釜中，搅拌，并将乳液升温至40℃，将配方量的盐酸全部加入乳液中，恒温，酸解10小时，酸解结束后，用质量浓度为5%的氢氧化钠或碳酸钠乙醇水溶液将乳液pH 值调至6.0，乳液过滤后、再用含水量低于10%的乙醇水溶液洗涤，得酸解瓜尔胶湿饼。

将酸解瓜尔胶湿饼加入膨化机的喂料机，使酸解瓜尔胶再经200℃高温、在压力10Mpa，螺杆转速300rpm的条件下挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，即得膨化酸解瓜尔胶。

实施例5：

一种复合改性瓜尔胶，其特征在于：由以下原料制备而成：瓜尔胶，硫酸，甲醇；原料配比以干瓜尔胶质量为基础，其余原料按照相对于干瓜尔胶质量的百分比为：硫酸10.0％，甲醇400％，硫酸质量百分浓度为30%。

一种复合改性瓜尔胶的制备方法，包括调乳、酸解、中和、洗涤、过滤、高温、挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，具体步骤如下：

将瓜尔胶用质量百分数为95%甲醇水溶液调制成质量百分浓度为25%的乳液，置于反应釜中，搅拌，并将乳液升温至35℃，将配方量的硫酸全部加入乳液中，恒温，酸解2小时，酸解结束后，用质量浓度为3%的氢氧化钠或碳酸钠甲醇水溶液将乳液pH 值调至7.0，乳液过滤后、再用含水量低于10%的甲醇水溶液洗涤，得酸解瓜尔胶湿饼。

将酸解瓜尔胶湿饼加入膨化机的喂料机，使酸解瓜尔胶再经180℃高温、在压力15Mpa，螺杆转速100rpm的条件下挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，即得膨化酸解瓜尔胶。

实施例6：

一种复合改性瓜尔胶，其特征在于：由以下原料制备而成：瓜尔胶，硝酸，异丙醇；原料配比以干瓜尔胶质量为基础，其余原料按照相对于干瓜尔胶质量的百分比为：硝酸1.0％，异丙醇200％，硝酸质量百分浓度为30%。

一种复合改性瓜尔胶的制备方法，包括调乳、酸解、中和、洗涤、过滤、高温、挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，具体步骤如下：

将瓜尔胶用质量百分数为95%异丙醇水溶液调制成质量百分浓度为40%的乳液，置于反应釜中，搅拌，并将乳液升温至75℃，将配方量的硝酸全部加入乳液中，恒温，酸解12小时，酸解结束后，用质量浓度为6%的氢氧化钠或碳酸钠异丙醇水溶液将乳液pH 值调至6.5，乳液过滤后、再用含水量低于10%的异丙醇水溶液洗涤，得酸解瓜尔胶湿饼。

将酸解瓜尔胶湿饼加入膨化机的喂料机，使酸解瓜尔胶再经220℃高温、在压力8Mpa，螺杆转速50rpm的条件下挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，即得膨化酸解瓜尔胶。

用本发方法明制备的改性瓜尔胶可用于胶姆糖、果冻、纺织经纱浆料、造纸表面施胶剂、包装与建筑粘合剂等，具有溶解快，使用方便、初粘力强特点。尤其是以本发明制备的改性瓜尔胶替代纺织品上浆用变性淀粉或聚乙烯醇，因加入冷水就可溶解本品，而省去加热工序，既省工省时、节省能源，又使用非常方便，适于工业应用。

Claims (4)

1.一种复合改性瓜尔胶的制备方法，其特征在于：制备方法步骤如下：

（1）、所述复合改性瓜尔胶由以下原料制备而成：瓜尔胶，盐酸、硫酸或硝酸中的一种，乙醇、甲醇或异丙醇中的一种；原料配比以干瓜尔胶质量为基础，其余原料按照相对于干瓜尔胶质量的百分比为：盐酸、硫酸或硝酸1.0～10.0％，乙醇、甲醇或异丙醇150～400％；盐酸、硫酸或硝酸的质量百分浓度为30%；按上述比例取原料备用，将瓜尔胶用质量百分比为95%的乙醇、甲醇或异丙醇水溶液调制成质量百分比浓度为25～40%的乳液，置于反应釜中，搅拌，并将乳液升温至35～75℃，将配方量1～10％的质量百分浓度为30%的盐酸、硫酸或硝酸全部加入乳液中，恒温，酸解2～12小时，酸解结束后，用质量百分比浓度为3～6%的氢氧化钠或碳酸钠乙醇、甲醇或异丙醇水溶液将乳液pH值调至6.0～7.0，乳液再经过滤、洗涤得酸解瓜尔胶湿饼；

（2）、将上述酸解瓜尔胶湿饼加入膨化机的喂料机，使酸解瓜尔胶再经120～250℃高温、挤压剪切、干燥、粉碎、筛分，即得膨化酸解瓜尔胶。

2.根据权利要求1所述的一种复合改性瓜尔胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中乳液经过滤后，再用含水量低于10%的乙醇、甲醇或异丙醇水溶液洗涤，得酸解瓜尔胶湿饼。

3.根据权利要求1所述的一种复合改性瓜尔胶的制备方法，其特征在于：步骤（2）中挤压剪切条件为：压力2~20Mpa，螺杆转速20~400rpm。

4.根据权利要求1所述的一种复合改性瓜尔胶的制备方法，其特征在于：膨化酸解瓜尔胶的复合顺序为：先酸解瓜尔胶，再经高温膨化。