專利名稱：膠液透明的陽離子瓜爾膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多糖的改性產(chǎn)品及其制備方法，尤其是一種陽離子瓜爾膠及其制
備方法。
背景技術(shù)：
瓜爾膠，英文名為"guargum"，也稱做古耳膠、瓜膠等，是從廣泛種植于印巴次大陸的一種豆科植物_瓜爾豆中提取的一種高純化天然多糖。瓜爾膠多糖，為天然的半乳甘露聚糖，其化學(xué)結(jié)構(gòu)的主鏈為(1，4)-P-D甘露糖為單元，側(cè)鏈由a-D半乳糖組成并以(1，6)鍵與主鏈相連。每隔一個(gè)甘露糖就有一個(gè)半乳糖支鏈，兩者的比例大約是2 : 1。多糖能分散在水中，形成高粘度液體，一般多糖原粉的1%水溶液的粘度為4000 6000mPa s。天然瓜爾膠多糖有以下缺點(diǎn)水不溶物含量高；不能快速溶脹水合，溶解速度慢；粘度不易控制；耐電解質(zhì)、耐微生物降解性較差，但是經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)多糖原粉進(jìn)行改性后可以明顯改善以上缺點(diǎn)。 瓜爾膠多糖的改性研究是基于其不同的應(yīng)用目的展開的，改性的多糖主要用在日
用化學(xué)品、油田化學(xué)品、造紙工業(yè)、礦山開采等方面，并得到規(guī)模的市場(chǎng)認(rèn)可。 瓜爾膠的分子結(jié)構(gòu)上引入陽離子基后顯正電性，可用作造紙助劑、洗發(fā)香波、護(hù)
膚用品和織物護(hù)理劑等方面。CN1401725A介紹了一種陽離子瓜爾膠多糖的制備方法。該
陽離子多糖用于洗發(fā)香波及其它化妝品行業(yè)，是一種新型陽離子表面活性劑；中國專利
CN1757827A介紹了一種羥烷基陽離子多糖的制備方法，該多糖分子中既帶有季胺鹽陽離
子，又接枝了非離子羥烷基基團(tuán)，用作紙張助留劑。其不足之處在于改性瓜爾膠多糖水溶液
濃度較低，其制備方法難以工業(yè)化和大批量生產(chǎn)，成本較高。美國專利US5756720中公開
了一種非離子陽離子化透明瓜爾膠的制備方法，該產(chǎn)品可用于透明個(gè)人護(hù)理品和其它工業(yè)
領(lǐng)域，它是以工業(yè)化羥烷基瓜爾膠為基料進(jìn)行陽離子化反應(yīng)，成本較高。應(yīng)用事實(shí)表明，不
同取代度、不同粘度的陽離子瓜爾膠應(yīng)用的領(lǐng)域不同，美國USP3326890， USP3350186， USP
3483121等公開了陽離子瓜爾膠的制備工藝，但這些技術(shù)存在合成步驟復(fù)雜，產(chǎn)品的取代度
低的缺陷，尤其是不能應(yīng)用于透明日化用品方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種制備成本低的膠液透明的陽離子瓜爾膠的
制備方法；本發(fā)明還提供了一種該制備方法得到的膠液透明的陽離子瓜爾膠。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方法采用下述工藝步驟(1)將26 32重量份固體
堿放入150 360重量份分散介質(zhì)中，配制高濃度的堿液，然后將100重量份的瓜爾膠加入
到堿液中充分溶脹，得到分散液； (2)在分散液中滴加按有效成分計(jì)85 150重量份的陽離子醚化劑溶液，在40
8(TC溫度下反應(yīng)2 5h，然后用酸中和至pH為7 8，洗滌、離心、干燥。 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟(1)中，瓜爾膠在堿液中溶脹的時(shí)間是20 150分鐘。 優(yōu)選的固體堿為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。 優(yōu)選的分散介質(zhì)是甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、石油醚、丙酮中的一種或幾種與水的混合物；反應(yīng)介質(zhì)中水的重量分?jǐn)?shù)在10_35%之間。反應(yīng)介質(zhì)中的溶劑份額需要足夠高，從而水溶性瓜爾膠或瓜爾膠衍生物并不是溶解而是分散在其中；同樣，在反應(yīng)介質(zhì)中的水的含量也要使得反應(yīng)介質(zhì)中所加入的堿可以溶解。 優(yōu)選的陽離子醚化劑選自3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中的一種或二者的混合物。 優(yōu)選的步驟(2)中所述的酸可選自鹽酸、硫酸、磷酸、乙酸或檸檬酸中的一種或幾種。 本發(fā)明還提供了上述任意一種方法制備的陽離子瓜爾膠。 優(yōu)選的，本發(fā)明陽離子瓜爾膠的表觀粘度為100 800mPa s，陽離子基取代度為0. 7 l.O，分光光度計(jì)測(cè)定1%溶液的透光率可高達(dá)85%以上。 本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思是瓜爾膠原粉在強(qiáng)堿條件下進(jìn)行充分的堿化，為陽離子醚化提供了充足的活性反應(yīng)位，有利于醚化反應(yīng)的發(fā)生。瓜爾膠分子上引入大量的醚化基團(tuán)后使得大分子呈陽離子電解質(zhì)的性質(zhì)，破壞了氫鍵，大大提高了改性瓜爾膠溶液的透明性。
采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明膠液透明的陽離子瓜爾膠的溶液(膠液)具有較高的透明性，分光光度計(jì)測(cè)定lwt^該陽離子瓜爾膠溶液的透光率可高達(dá)85%以上；粘度位于100 800mPa's(粘度測(cè)試條件質(zhì)量百分比濃度1%、溫度25°C、3號(hào)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為6rpm);陽離子取代度高，可達(dá)0. 7 1. 0。本發(fā)明陽離子瓜爾膠的粘度適宜，膠液穩(wěn)定，非常適合用于透明的個(gè)人護(hù)理品領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1 : 將30克固體NaOH放入230克的乙醇和60克水的混合液(分散介質(zhì)，水的重量分?jǐn)?shù)為20. 7% )中，攪拌溶解得高濃度的堿液，倒入三口瓶中，加入IOO克瓜爾膠原粉，室溫?cái)嚢杈鶆颍瑝A化1. 5小時(shí)，得到分散液。升溫至60°C ，在分散液中滴加3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨醚化劑溶液160克(質(zhì)量百分比濃度69%，含3-氯_2-羥丙基三甲基氯化銨110. 4克)，恒溫反應(yīng)2. 5小時(shí)后，降溫，得到反應(yīng)液。將反應(yīng)液用質(zhì)量百分濃度30wt^的鹽酸調(diào)節(jié)pH值為7，洗滌、過濾、烘干后得到本膠液透明的陽離子瓜爾膠。陽離子瓜爾膠的產(chǎn)量為159克，參照GB12309-90《工業(yè)玉米淀粉國家標(biāo)準(zhǔn)》中淀粉取代度的測(cè)定方法測(cè)定陽離子瓜爾膠的取代度，經(jīng)檢測(cè)陽離子瓜爾膠的取代度為0. 78， lwt^膠液粘度為270mPa 's，分光光度計(jì)測(cè)定lwt^膠液的透光率為89%。
實(shí)施例2 : 將32克固體KOH堿放入200克的異丙醇和52克水的混合液(分散介質(zhì)，水的重量分?jǐn)?shù)為20. 6% )中，攪拌溶解得高濃度的堿液，倒入三口瓶中，加入100克瓜爾膠原粉，室溫?cái)嚢杈鶆?，堿化2小時(shí)，得到分散液。升溫至5(TC，在分散液中滴加3-氯_2-羥丙基
4三甲基氯化銨醚化劑溶液180克(質(zhì)量百分比濃度69%，含3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨124. 2)，恒溫反應(yīng)3. 5小時(shí)后，降溫，得到反應(yīng)液。將反應(yīng)液用30wt^的鹽酸調(diào)節(jié)pH值為7，洗滌、過濾、烘干后得到膠液透明的陽離子瓜爾膠。陽離子瓜爾膠的產(chǎn)量為168克，參照GB12309-90測(cè)定取代度為0. 83， lwt^膠液粘度為150mPa s，分光光度計(jì)測(cè)定lwt^膠液的透光率為91%。
實(shí)施例3 : 將26克固體NaOH堿放入200克的異丙醇和52克水的混合液(分散介質(zhì)，水的重量分?jǐn)?shù)為20. 6% )中，攪拌溶解得高濃度的堿液，倒入三口瓶中，加入IOO克瓜爾膠原粉，室溫?cái)嚢杈鶆颍瑝A化2小時(shí)，得到分散液。升溫至5(TC，在分散液中滴加3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨醚化劑溶液160克(質(zhì)量百分比濃度69%，含3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨110. 4克)，恒溫反應(yīng)4. 5小時(shí)后，降溫，得到反應(yīng)液。將反應(yīng)液用30wt%的鹽酸調(diào)節(jié)pH值為7，洗滌、過濾、烘干后得到膠液透明的陽離子瓜爾膠。陽離子瓜爾膠的產(chǎn)量為147克，參照GB12309-90測(cè)定取代度為0. 74， lwt^膠液粘度為550mPa s，分光光度計(jì)測(cè)定lwt^膠液的透光率為86%。
實(shí)施例4 : 將31克固體NaOH堿放入210克的甲醇和60克水的混合液(分散介質(zhì)，水的重量分?jǐn)?shù)為22. 2% )中，攪拌溶解得高濃度的堿液，倒入三口瓶中，加入IOO克瓜爾膠原粉，室溫?cái)嚢杈鶆?，堿化2.5小時(shí)，得到分散液。升溫至5(TC，在分散液中加入2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨溶液140克(質(zhì)量百分比濃度90% ，含3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨126克)，恒溫反應(yīng)4小時(shí)后，降溫，得到反應(yīng)液。將反應(yīng)液用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為7，洗滌、過濾、烘干后得到膠液透明的陽離子瓜爾膠。陽離子瓜爾膠的產(chǎn)量為176克，參照GB12309-90測(cè)定取代度為0. 91， lwt^膠液粘度為120mPa s，分光光度計(jì)測(cè)定lwt^膠液的透光率為94%。
實(shí)施例5 : 將28克固體KOH放入120克的正丁醇和30克水的混合液(分散介質(zhì)，水的重量分?jǐn)?shù)為20% )中，攪拌溶解得高濃度的堿液，倒入三口瓶中，加入100克瓜爾膠原粉，室溫?cái)嚢杈鶆?，堿化1小時(shí)，得到分散液。升溫至80°C ，在分散液中加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨溶液123克(質(zhì)量百分比濃度69% ，含3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨85克)，恒溫反應(yīng)5小時(shí)后，降溫，得到反應(yīng)液。將反應(yīng)液用30wt^的硫酸調(diào)節(jié)pH值為7. 5，洗滌、過濾、烘干后得到本膠液透明的陽離子瓜爾膠。陽離子瓜爾膠的產(chǎn)量為164克，參照GB12309-90《工業(yè)玉米淀粉國家標(biāo)準(zhǔn)》中淀粉取代度的測(cè)定方法測(cè)定陽離子瓜爾膠的取代度，經(jīng)檢測(cè)取代度為0. 74， lwt^膠液粘度為298mPa s，分光光度計(jì)測(cè)定lwt^膠液的透光率為86%。
實(shí)施例6 : 將27克固體NaOH放入100克石油醚、134克丙酮和126克水的混合液(分散介質(zhì)，水的重量分?jǐn)?shù)為35% )中，攪拌溶解得高濃度的堿液，倒入三口瓶中，加入100克瓜爾膠原粉，室溫?cái)嚢杈鶆?，堿化20min，得到分散液。升溫至80°C ，在分散液中加入2， 3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨溶液167克(質(zhì)量百分比濃度90%，含3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨150克)，恒溫反應(yīng)3小時(shí)后，降溫，得到反應(yīng)液。將反應(yīng)液用乙酸和檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為8，洗滌、過濾、烘干后得到本膠液透明的陽離子瓜爾膠。陽離子瓜爾膠的產(chǎn)量為161克，參照GB12309-90《工業(yè)玉米淀粉國家標(biāo)準(zhǔn)》中淀粉取代度的測(cè)定方法測(cè)定陽離子瓜爾膠的取代度，經(jīng)檢測(cè)取代度為0. 72， lwt^膠液粘度為330mPa s，分光光度計(jì)測(cè)定lwt^膠液的透光
率為88%。 實(shí)施例7 : 將30克固體KOH放入150克甲醇、174克乙醇和36克水的混合液(分散介質(zhì)，水的重量分?jǐn)?shù)為10% )中，攪拌溶解得高濃度的堿液，倒入三口瓶中，加入IOO克瓜爾膠原粉，室溫?cái)嚢杈鶆?，堿化100分鐘，得到分散液。升溫至40°C ，在分散液中加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨醚化劑溶液101克(質(zhì)量百分比濃度69% ，含3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨70克)和2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨溶液89克(質(zhì)量百分比濃度90%，含3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨80克)，恒溫反應(yīng)5小時(shí)后，降溫，得到反應(yīng)液。將反應(yīng)液用85wt%的磷酸調(diào)節(jié)pH值為7，洗滌、過濾、烘干后得到本膠液透明的陽離子瓜爾膠。陽離子瓜爾膠的產(chǎn)量為167克，參照GB12309-90《工業(yè)玉米淀粉國家標(biāo)準(zhǔn)》中淀粉取代度的測(cè)定方法測(cè)定陽離子瓜爾膠的取代度，經(jīng)檢測(cè)取代度為0. 8， lwt^膠液粘度為358mPa s，分光光度計(jì)測(cè)定lwt^膠液的透光率為91%。
權(quán)利要求
一種陽離子瓜爾膠的制備方法，其特征在于，該方法采用下述工藝步驟(1)將26～32重量份固體堿放入150～360重量份分散介質(zhì)中，配制高濃度的堿液，然后將100重量份的瓜爾膠加入到堿液中充分溶脹，得到分散液；(2)在分散液中滴加按有效成分計(jì)85～150重量份的陽離子醚化劑溶液，在40～80℃溫度下反應(yīng)2～5h，然后用酸中和至pH為7～8，洗滌、離心、干燥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的陽離子瓜爾膠的制備方法，其特征在于步驟(1)中，瓜爾膠 >在堿液中溶脹的時(shí)間是20 150分鐘。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽離子瓜爾膠的制備方法，其特征在于所述的固體堿為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽離子瓜爾膠的制備方法，其特征在于所述的分散介質(zhì)是甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、石油醚、丙酮中的一種或幾種與水的混合物；反應(yīng)介質(zhì)中水的重量分?jǐn)?shù)在10 35%之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽離子瓜爾膠的制備方法，其特征在于所述的陽離子醚化劑選自3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中的一種或二者的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的陽離子瓜爾膠的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的酸選自鹽酸、硫酸、磷酸、乙酸或檸檬酸中的一種或幾種。
7. 權(quán)利要求l-6所述的任意一種方法制備的陽離子瓜爾膠。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的陽離子瓜爾膠，其特征在于其表觀粘度為100 800mPa. s，陽離子基取代度為0. 7 1. 0， lwt^溶液的透光率為85% 95%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陽離子瓜爾膠及其制備方法，該陽離子瓜爾膠由下述方法制備而成(1)將26～32重量份固體堿放入150～360重量份分散介質(zhì)中，配制高濃度的堿液，然后將100重量份的瓜爾膠加入到堿液中充分溶脹；(2)滴加140～200重量份陽離子醚化劑，在40～80℃溫度下反應(yīng)2～5h，然后用酸中和至pH為7～8，洗滌、離心、干燥。本陽離子瓜爾膠溶液具有較高的透明性，分光光度計(jì)測(cè)定1％該瓜爾膠衍生物溶液的透光率可高達(dá)85％以上；粘度位于100～800mPa.s；陽離子取代度高，可達(dá)0.7～1.0。本發(fā)明陽離子瓜爾膠的粘度適宜，膠液穩(wěn)定，非常適合用于透明的個(gè)人護(hù)理品領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08B37/00GK101768225SQ20101010777
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者劉東輝, 李紹英, 牛春梅, 王著 申請(qǐng)人:劉東輝;牛春梅;李紹英