CN103570844B - 一种羧乙基韦兰胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种羧乙基韦兰胶的制备方法，搅拌条件下先将韦兰胶溶解于水中，再将3-氯丙酸与催化剂配置成的溶液滴加到上述韦兰胶水溶液中，于常压、60～80℃、搅拌条件下反应1～6h，收集反应液，倒入无水乙醇中使羧乙基韦兰胶析出，洗涤，烘干，粉碎，制得羧乙基韦兰胶。本发明在韦兰胶上引入羧酸基团，提高韦兰胶的水溶速度。
Description
技术领域
本发明属于微生物多糖的改性方法，具体涉及韦兰胶的改性方法。
背景技术
韦兰胶是由玉米淀粉为原料经发酵生产的一种高分子多糖生物聚合物。它的主链结构骨架由D-葡萄糖、D-葡糖醛酸、D-葡萄糖和L-鼠李糖的单元组成，侧链由单链的L-甘露糖或单链的L-鼠李糖构成，分子量高达数百万。其结构与瓜尔胶接近，瓜尔胶的结构中以D-甘露糖为主链，侧链为半乳糖，根据产地不同，分子量在20万-200万间分布。
表1.韦兰胶与瓜尔胶比较
韦兰胶是美国Kelco公司80年代继黄原胶、结冷胶之后开发的最有市场前景的微生物多糖之一。目前其生产方法以生物法为主，其中研究最多的是发酵法生产。改性修饰是确保韦兰胶最终可用于驱油剂的核心关键。目前国内外尚无对韦兰胶改性研究的任何报道，该领域的研究处于空白。直接使用韦兰胶作驱油剂，不能快速溶胀和水合，溶解速度慢，增稠能力差，水不溶物含量高，影响了它的实际应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供韦兰胶的改性方法，具体为羧乙基韦兰胶的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种羧乙基韦兰胶的制备方法，搅拌条件下先将韦兰胶溶解于水中，再将3-氯丙酸与催化剂配置成的溶液滴加到上述韦兰胶水溶液中，于常压、60～80℃、搅拌条件下反应1～6h，收集反应液，倒入无水乙醇中使羧乙基韦兰胶析出，洗涤，烘干，粉碎，制得羧乙基韦兰胶。
其中，将韦兰胶溶解于水中，配置成浓度为0.002～0.01mol/L的韦兰胶水溶液。
其中，所述的催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、醋酸钾或碳酸钾，优选氢氧化钠。
其中，3-氯丙酸与催化剂配置成的溶液中，溶剂为水，其中，3-氯丙酸的浓度为0.004～0.02mol/L，催化剂的浓度为0.004～0.02mol/L。
其中，韦兰胶与3-氯丙酸的反应摩尔比控制在1:1～1:5。
其中，在10～60min内将3-氯丙酸与催化剂配置成的溶液匀速滴加完毕。
其中，搅拌转速控制在450～550rpm。
其中，烘干温度控制在40～50℃。
本发明所用的改性剂是3-氯丙酸。目前大多数的都是胶类羧甲基化改性，但羧甲基化的改性剂是氯乙酸，而氯乙酸是易制毒，相比而言3-氯丙酸不是易制毒试剂，易获取。
改性前和改性后的韦兰胶的IR谱图分别见图1和图2。韦兰胶羧乙基化改性就是在原来结构的基础上添加了—CH2CH2COOH这个结构。在3400cm-1左右为—OH的伸缩振动的峰，图2中明显峰有所加强，表明增加了—OH；在1715cm-1左右为C=O的伸缩振动的峰，图2中明显峰有所加强，表明增加了C=O；在3000～2800cm-1之间的峰为—CH2—的伸缩振动。
有益效果：
本发明方法的优点在于所选用的溶剂是水，低廉，环保，易获取。本发明所选用的试剂相比羧甲基化的试剂安全。本发明的产品溶解时间比改性前都所提高。
附图说明
图1韦兰胶IR谱图。
图2韦兰胶羧乙基化产物IR谱图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1：
在三口烧瓶中，取韦兰胶溶解于水中配置成浓度为0.002mol/L的水溶液，在转速为450rpm条件下搅拌让其充分溶解；3-氯丙酸与醋酸钾配置成的溶液中，其中，3-氯丙酸的浓度为0.004mol/L，醋酸钾的浓度为0.004mol/L，控制韦兰胶：3-氯丙酸的摩尔比为1:1；在10～60min内将3-氯丙酸与醋酸钾置成的溶液匀速滴加完毕；于常压、60℃、搅拌条件下反应1h，收集反应液，倒入无水乙醇中使羧乙基韦兰胶析出，洗涤，在40℃烘干，粉碎，制得羧乙基韦兰胶。取产物在2wt%KCl溶液400mL中溶解，90min内溶解，产物的取代度为1.72。
实施例2：
在三口烧瓶中，取韦兰胶溶解于水中配置成浓度为0.004mol/L的水溶液，在转速为540rpm条件下搅拌让其充分溶解；3-氯丙酸与氢氧化钾配置成的溶液中，其中，3-氯丙酸的浓度为0.016mol/L，氢氧化钾的浓度为0.012mol/L，控制韦兰胶：3-氯丙酸的摩尔比为1:3；在10～60min内将3-氯丙酸与氢氧化钾置成的溶液匀速滴加完毕；于常压、75℃、搅拌条件下反应5h，收集反应液，倒入无水乙醇中使羧乙基韦兰胶析出，洗涤，在45℃烘干，粉碎，制得羧乙基韦兰胶。取产物在2wt%KCl溶液400mL中溶解，30min内溶解，产物的取代度为0.58。
实施例3：
在三口烧瓶中，取韦兰胶溶解于水中配置成浓度为0.01mol/L的水溶液，在转速为550rpm条件下搅拌让其充分溶解；3-氯丙酸与氢氧化钠配置成的溶液中，其中，3-氯丙酸的浓度为0.02mol/L，氢氧化钠的浓度为0.02mol/L，控制韦兰胶：3-氯丙酸的摩尔比为1:5；在10～60min内将3-氯丙酸与氢氧化钠置成的溶液匀速滴加完毕；于常压、80℃、搅拌条件下反应6h，收集反应液，倒入无水乙醇中使羧乙基韦兰胶析出，洗涤，在50℃烘干，粉碎，制得羧乙基韦兰胶。取产物在2wt%KCl溶液400mL中溶解，90min内溶解，产物的取代度为0.42。
对比例：
取未改性的韦兰胶在2%KCl溶液400mL中溶解，120min内不能完全溶解。
Claims (8)
1.一种羧乙基韦兰胶的制备方法，其特征在于，搅拌条件下先将韦兰胶溶解于水中，再将3-氯丙酸与催化剂配置成的溶液滴加到上述韦兰胶水溶液中，于常压、60～80℃、搅拌条件下反应1～6h，收集反应液，倒入无水乙醇中使羧乙基韦兰胶析出，洗涤，烘干，粉碎，制得羧乙基韦兰胶；
其中，3-氯丙酸与催化剂配置成的溶液中，溶剂为水。
2.根据权利要求1所述的羧乙基韦兰胶的制备方法，其特征在于，将韦兰胶溶解于水中，配置成浓度为0.002～0.01mol/L的韦兰胶水溶液。
3.根据权利要求1所述的羧乙基韦兰胶的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、醋酸钾或碳酸钾。
4.根据权利要求1或3所述的羧乙基韦兰胶的制备方法，其特征在于，3-氯丙酸与催化剂配置成的溶液中，3-氯丙酸的浓度为0.004～0.02mol/L，催化剂的浓度为0.004～0.02mol/L。
5.根据权利要求1所述的羧乙基韦兰胶的制备方法，其特征在于，韦兰胶与3-氯丙酸的反应摩尔比控制在1:1～1:5。
6.根据权利要求1所述的羧乙基韦兰胶的制备方法，其特征在于，在10～60min内将3-氯丙酸与催化剂配置成的溶液匀速滴加完毕。
7.根据权利要求1所述的羧乙基韦兰胶的制备方法，其特征在于，搅拌转速控制在450～550rpm。
8.根据权利要求1所述的羧乙基韦兰胶的制备方法，其特征在于，烘干温度控制在40～50℃。
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