CN102093485B - 阴离子瓜尔胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种阴离子瓜尔胶及其制备方法，制备方法包括如下步骤：将碱性催化剂、瓜尔胶改性剂和溶剂混合后，喷淋到瓜尔胶粉末上，反应，用中和剂中和体系的pH至6～8，干燥，获得阴离子离子瓜尔胶，所述的瓜尔胶改性剂为三聚氯氰与对氨基苯磺酸钠的反应产物。本发明的阴离子瓜尔胶具有很好的透明度、耐酸碱性、耐盐性，和用做增稠剂、分散稳定剂和乳化剂，大量应用于石油、纺织、造纸和药物领域。作为表面施胶剂能显著增加纸张的抗水能力和及表面强度，减少掉毛掉粉，改善印刷适性。
Description
技术领域
本发明涉及阴离子瓜尔胶及其制备方法。
背景技术
瓜尔胶是一种天然的半乳甘露聚糖胶。广泛应用于食品、日化、医药、造纸、纺织石油加工等行业。然而天然瓜尔胶溶解速度慢、水不溶物含量高、溶液透明度差且不稳定，从而大大地限制了其应用范围。
通过化学改性在其高分子链上引入新的亲水基团，增长增大亲水性的支链从而改善其水溶性，提高与电解质的相容性，增加粘度的稳定性，降低水不溶物的含量，以满足不同行业的应用需要，扩大瓜尔胶的应用范围，是目前最常用的方法。
根据取代基种类的不同，改性瓜尔胶可以分为：非离子瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、阴离子瓜尔胶、两性瓜尔胶。目前，最常用的阴离子瓜尔胶羧甲基瓜尔胶，其合成方法一般是：将瓜尔胶与氯乙酸和氢氧化钠在乙醇介质中反应而制得，或者瓜尔胶和氯乙酸钠直接反应而制得。但是，目前的方法，如专利CN101323647A提供的方法，存在如下的缺陷：其一：所用原料氯乙酸或氯乙酸钠毒性大，腐蚀性强；其二：溶剂法制备阴离子瓜尔胶，工艺繁琐，需要经过反复的抽滤和洗涤过程，严重的影响了生产效率。
发明内容
本发明提供一种阴离子瓜尔胶及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的方法，包括如下步骤：将碱性催化剂、瓜尔胶改性剂和溶剂混合后，喷淋到瓜尔胶粉末上，在40-50℃反应4-6小时，用中和剂中和体系的pH至6～8，干燥，将物料的重量水份含量降至7％以下，获得阴离子离子瓜尔胶，其阴离子醚化基取代度达到0.4～0.7；其重量浓度为1％的水溶液粘度，在25℃时为3000-6000cps；
所述的瓜尔胶改性剂为三聚氯氰与对氨基苯磺酸钠 的反应产物。
所述瓜尔胶改性剂与瓜尔胶的重量比为20-60：100；
所述碱性催化剂和瓜尔胶的重量比为3～8：100；
所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙胺或三乙胺中的一种以上；
所述溶剂选自异丙醇、乙醇或丁醇；
所述的中和剂为盐酸、磷酸或冰醋酸；
所述瓜尔胶改性剂的制备方法，包括如下步骤：
将三聚氯氰的水浆液，在0～5℃下，加入对氨基苯磺酸钠进行反应，反应过程中，用重量浓度为32～40％的氢氧化钠溶液调节pH为8-9，反应至30分钟内，pH值无变化，反应结束，然后从反应产物中收集瓜尔胶改性剂：2-(4-磺基)-苯基胺-4，6-二氯-1，3，5-均三嗪；反应通式如下：
三聚氯氰的水浆液中，三聚氯氰的重量含量为15～30％；
三聚氯氰与对氨基苯磺酸钠的重量比为1∶1～1.05；
本发明所制备的阴离子瓜尔胶，阴离子取代度为0.4-0.7，粘度(NDJ-1，4#，30rpm，25℃)：3000-6000cps，水不溶物含量小于10％。
本发明的阴离子瓜尔胶具有很好的透明度、耐酸碱性、耐盐性，和用做增稠剂、分散稳定剂和乳化剂，大量应用于石油、纺织、造纸和药物领域。作为表面施胶剂能显著增加纸张的抗水能力和及表面强度，减少掉毛掉粉，改善印刷适性。
具体实施方式
实施例1
A、在装有搅拌、温度计、氮气通道和加料通道的四口烧瓶中加入10g三聚氯氰和50g水，搅拌，得乳白色浆液，然后在冰浴条件下用恒压滴液漏斗缓慢的加入浓度10.5％的对氨基苯磺酸钠溶液100克，反应过程中，用重量浓度为32％的氢氧化钠溶液调节pH值为8.5，30分钟内，pH值无变化，反应结束。抽滤、洗涤、干燥后得瓜尔胶改性剂2-(4-磺基)-苯基胺-4，6-二氯-1，3，5-均三嗪。
B、将瓜尔胶改性剂20重量份、30重量份异丙醇和重量浓度为30％的氢氧化钠溶液16份混合后，喷洒在100份的瓜尔胶原粉上，搅拌下升温至50℃下反应4小时，冷却至室温，用重量浓度为30％的盐酸将pH值调至6.0，用气流干燥法干燥，获得阴离子瓜尔胶，根据中国轻工业出版社《变形淀粉生产及应用手册》P649-650方法测得阴离子取代度为0.41，1％水溶液25％粘度为5800cps，水不溶物含量为8.12％。
实施例2
A、瓜尔胶改性剂制备如实施例1。
B、取瓜尔胶改性剂30份、异丙醇40份和20份的二乙醇胺混合后，喷洒在100份的瓜尔胶上，40℃反应6小时，冷却至室温，用冰醋酸将pH值调至6.5，用气流干燥法干燥，获得阴离子瓜尔胶，根据中国轻工业出版社《变形淀粉生产及应用手册》P649-650方法测定阴离子瓜尔胶的取代度为0.50，1％水溶液的25℃粘度为5100cps，水不溶物含量为6.23％。
实施例3
A、瓜尔胶改性剂制备如实施例1
B、取瓜尔胶改性剂60份、异丙醇80份二乙胺5份和重量浓度为30％的氢氧化钠溶液10份混合后，喷洒在100重量份瓜尔胶原粉上，45℃反应5小时，冷却至室温，用重量浓度为25％的磷酸溶液将pH值调至7.0，用气流干燥法干燥，获得阴离子瓜尔胶，根据中国轻工业出版社《变形淀粉生产及应用手册》P649-650方法测定瓜尔胶的阴离子取代度为0.68，1％水溶液的25℃粘度为4800cps，水不溶物含量为4.21％。
实施例4
A、瓜尔胶改性剂制备如实施例1。
B、取瓜尔胶改性剂50克、异丙醇60份、4份三乙胺和重量浓度为20％的氢氧化钾溶液30份混合后，喷洒在100重量份瓜尔胶原粉上，50℃反应4.5小时，冷却至室温，用重量浓度30％的盐酸将pH值调至6.7，用气流干燥法将其干燥，获得阴离子瓜尔胶，根据中国轻工业出版社《变形淀粉生产及应用手册》P649-650方法测得阴离子取代度为0.56，1％水溶液的粘度为4300cps，水不溶物含量为3.64％。
实施例5
本发明产品在表面施胶中的应用：
施胶条件为：阴离子瓜尔胶∶淀粉＝10∶90
施胶量为1.5g/m2，施胶温度为60℃，将本发明产品与专利CN101210401A对比，其结果如下：
| 施胶剂 | 吸水值/g.m-2 | 表面强度/m.s-1 | 抗张指数/N.g·m-1 |
| 原纸 | 89.1 | 1.27 | 25.8 |
| 对比样品 | 46.8 | 1.79 | 49.8 |
| 实施例1 | 29.9 | 2.97 | 58.8 |
| 实施例2 | 32.1 | 3.03 | 58.7 |
| 实施例3 | 30.2 | 2.85 | 56.8 |
| 时时乐 | 29.5 | 2.87 | 59.2 |
对比样：专利CN101210401A产品实施例2对比。
Claims (8)
1.阴离子瓜尔胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将碱性催化剂、瓜尔胶改性剂和溶剂混合后，喷淋到瓜尔胶粉末上，反应，用中和剂中和体系的pH至6～8，干燥，获得阴离子离子瓜尔胶；
所述的瓜尔胶改性剂为三聚氯氰与对氨基苯磺酸钠的反应产物；
三聚氯氰与对氨基苯磺酸钠的摩尔比为1∶1～1.05。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在40-50℃反应4-6小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述瓜尔胶改性剂与瓜尔胶的重量比为20-60∶100；所述碱性催化剂和瓜尔胶的重量比为3～8∶100。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙胺或三乙胺中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂选自异丙醇、乙醇或丁醇。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的中和剂为盐酸、磷酸或冰醋酸。
7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，所述瓜尔胶改性剂的制备方法，包括如下步骤：将三聚氯氰的水浆液，在0～5℃下，加入对氨基苯磺酸钠进行反应，反应过程中，用30-40％的氢氧化钠溶液调节pH为8-9，反应至30分钟内，pH值无变化，反应结束，然后从反应产物中收集瓜尔胶改性剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，三聚氯氰的水浆液中，三聚氯氰的重量含量为15～30％；三聚氯氰与对氨基苯磺酸钠的摩尔比为1∶1～1.05；对氨基苯磺酸钠溶液的重量浓度为10～20％。
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