專利名稱：非離子陽離子瓜爾膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性多糖及其制備工藝，尤其是一種非離子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，為天然的半乳甘露聚糖，主要 生長在印度和巴基斯坦干旱地區(qū)，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。每隔一個甘露糖就有一個半乳糖支鏈，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)，對瓜爾 膠原粉進(jìn)行改性后可以明顯改善以上缺點。 目前，瓜爾膠多糖及其改性產(chǎn)品主要應(yīng)用于化妝品、石油開采、食品、醫(yī)藥、紡織、 建筑和造紙等行業(yè)。近年來尤其是在日化領(lǐng)域，改性多糖的應(yīng)用越來越為人們所認(rèn)可。
美國專利US3297604公開了一種用半乳糖氧化酶降解瓜爾膠多糖的制備方法；美 國專利US5554745中公開了一種半乳糖氧化酶降解陽離子瓜爾膠多糖的制備方法；中國專 利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溶液透明 瓜膠的制備方法，該產(chǎn)品可用于透明個人護(hù)理品和其它工業(yè)領(lǐng)域，它是以工業(yè)化羥烷基瓜 膠為基料進(jìn)行陽離子化反應(yīng)，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種取代度高、生產(chǎn)成本低的非離子陽離子瓜爾 膠。本發(fā)明還提供了一種非離子陽離子瓜爾膠的制備方法。
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16 32重量份固體堿放入150 360重量份分散介質(zhì)中，配制成堿液，100 重量份的瓜爾膠加入到堿液中，攪拌均勻，室溫堿化1. 5 2. 5小時，得到分散液；
(2)、分散液升溫至30 80°C ;在無氧或少氧條件下，在分散液中滴加有效成分計 20 100重量份的陽離子醚化劑溶液，恒溫反應(yīng)2 5小時，然后將30 80重量份的非離 子改性單體加入，在40 7(TC反應(yīng)2 5小時，得到反應(yīng)液； (3)、將反應(yīng)液用中和劑調(diào)節(jié)pH = 6 8，然后過濾、洗滌、烘干后得到非離子陽離 子瓜爾膠。
優(yōu)選的分散介質(zhì)是甲苯、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)為10 35%。
優(yōu)選的固體堿為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。 優(yōu)選的陽離子醚化劑選自3-氯-2-羥丙基椰油烷基二甲基氯化銨、3-氯-2-羥丙 基十二烷基二甲基氯化銨、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 的一種或幾種。 優(yōu)選的中和劑選自鹽酸、硫酸、磷酸、乙酸、檸檬酸中的一種或幾種。
優(yōu)選的非離子改性單體為環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷或環(huán)氧丁烷。
本發(fā)明還提供了上述制備方法得到的非離子陽離子瓜爾膠。 本發(fā)明非離子陽離子瓜爾膠優(yōu)選的陽離子基是季銨基。優(yōu)選的非離子基是指羥烷基。 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明方法一步合成、工藝簡單，中間 產(chǎn)品不必分離純化；可以直接或同時進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)；并且合成過程中充分利用反應(yīng)熱，減 少能量消耗。 本發(fā)明非離子陽離子瓜爾膠的粘度位于20 800mPa s (粘度測試條件質(zhì)量百 分比濃度1%、溫度251\3號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為6rpm)，水不溶物(采用恒重法測定)質(zhì)量百分比 1 11 % ，陽離子基取代度為0. 02 0. 85，非離子摩爾取代度0. 8 1. 5，分光光度計測定 0.5%該非離子陽離子瓜爾膠溶液(膠液)的透光率可達(dá)92%左右。本發(fā)明非離子陽離子 瓜爾膠的粘度適宜，膠液穩(wěn)定，非常適合用于透明的個人護(hù)理品領(lǐng)域。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1 : 將32克氫氧化鈉放入200克乙醇和60克水的混合液中，該混合液即為反應(yīng)介質(zhì)， 其中水的重量分?jǐn)?shù)為23. 1%，攪拌溶解得高濃度的堿液，在堿液中加入100克瓜膠原粉，室 溫攪拌均勻，堿化2小時，得到分散液。分散液升溫至6(TC，將盛放分散液的容器用氮氣置 換3次，形成無氧或缺氧環(huán)境；在無氧或少氧條件下，在半小時內(nèi)滴加69wt %的3-氯-2-羥 丙基三甲基氯化銨溶液90克(有效成分3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨62. 1克)，反應(yīng)2. 5 小時，將溫度降至5(TC，將55克非離子改性單體-環(huán)氧丙烷加入，在5(TC反應(yīng)l小時，在升 溫至7(TC，反應(yīng)2小時，得到反應(yīng)液；將反應(yīng)液用30wt^的鹽酸調(diào)節(jié)pH值為8，然后過濾、 洗滌、烘干后得到非離子陽離子瓜爾膠139克，參照GB12309-90《工業(yè)玉米淀粉國家標(biāo)準(zhǔn)》 中淀粉陽離子取代度的測定方法測定非離子陽離子瓜爾膠的陽離子取代度為0. 42，摩根串 聯(lián)法測定羥丙基摩爾取代度為0. 96， lwt^膠液粘度為130mPa *s，分光光度計測定0. 5wt% 膠液的透光率為92%。
實施例2 : 將16克氫氧化鈉放入220克的異丙醇和50克水的混合液中，該混合液即為反應(yīng) 介質(zhì)，其中水的重量分?jǐn)?shù)為18. 5%，攪拌溶解得高濃度的堿液，在堿液中加入100克瓜膠 原粉，室溫攪拌均勻，堿化2小時得到分散液。分散液升溫至5(TC，將盛放分散液的容器 用氮氣置換3次，形成無氧或缺氧環(huán)境；在無氧或少氧條件下，在半小時內(nèi)滴加69wt^的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨溶液50克(有效成分3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨34. 5 克)，反應(yīng)4小時；在此溫度下，將65克非離子改性單體_環(huán)氧丙烷加入，反應(yīng)5小時，得到 反應(yīng)液；將反應(yīng)液用30wt^鹽酸調(diào)節(jié)pH值為8，然后過濾、洗滌、烘干后得到非離子陽離子 瓜爾膠141克，參照GB12309-90《工業(yè)玉米淀粉國家標(biāo)準(zhǔn)》中淀粉陽離子取代度的測定方 法測定非離子陽離子瓜爾膠的陽離子取代度為0. 28，摩根串聯(lián)法測定羥丙基摩爾取代度為 1. 21， lwt^膠液粘度為210mPa s，分光光度計測定0. 5wt^膠液的透光率為90%。
實施例3 : 將16克氫氧化鈉放入210克的乙醇和60克水的混合液中，攪拌溶解得到堿液，在 堿液中加入100克瓜膠原粉，室溫攪拌均勻，堿化2. 5小時得到分散液。分散液升溫至60°C ， 在無氧或少氧條件下，滴加90wt %的3-氯_2-羥丙基椰油烷基二甲基氯化銨溶液22克(有 效成分3-氯-2-羥丙基椰油烷基二甲基氯化銨20克)，反應(yīng)4小時；將溫度降至5(TC，將 75克非離子改性單體-環(huán)氧丙烷加入，在5(TC反應(yīng)1小時，再升溫至7(TC，反應(yīng)3小時，得 到反應(yīng)液；將反應(yīng)液用30wt^硫酸調(diào)節(jié)pH值為6，然后過濾、洗滌、烘干后得到非離子陽離 子瓜爾膠132克，參照GB12309-90《工業(yè)玉米淀粉國家標(biāo)準(zhǔn)》中淀粉陽離子取代度的測定 方法測定非離子陽離子瓜爾膠的陽離子取代度為0. 08，摩根串聯(lián)法測定羥丙基摩爾取代度 為1. 40， lwt^膠液粘度為170mPa s，分光光度計測定0. 5wt^膠液的透光率為90%。
實施例4 : 將20克氫氧化鈉放入97. 5克的甲醇和52. 5克水的混合液中，該混合液即為反 應(yīng)介質(zhì)，其中水的重量分?jǐn)?shù)為35%，攪拌溶解得到堿液，在堿液中加入100克瓜膠原粉，室 溫攪拌均勻，堿化1. 5小時得到分散液。分散液升溫至3(TC，在無氧或少氧條件下，滴加 50wt%的3-氯-2-羥丙基十二烷基二甲基氯化銨溶液50克(有效成分3-氯-2-羥丙基 十二烷基二甲基氯化銨25克)，反應(yīng)5小時；將溫度升至40°C，將75克非離子改性單體 環(huán)氧丙烷加入，在4(TC反應(yīng)1小時，在升溫至7(TC，反應(yīng)3小時，得到反應(yīng)液；將反應(yīng)液用 50wt^磷酸調(diào)節(jié)pH值為8，然后過濾、洗滌、烘干后得到非離子陽離子瓜爾膠137克，參照 GB12309-90《工業(yè)玉米淀粉國家標(biāo)準(zhǔn)》中淀粉陽離子取代度的測定方法測定非離子陽離子 瓜爾膠的陽離子取代度為0. 06，摩根串聯(lián)法測定羥丙基摩爾取代度為1. 30， lwt^膠液粘 度為195mPa s，分光光度計測定0. 5wt^膠液的透光率為91%。
實施例5 : 將30克氫氧化鉀放入224克的正丁醇和36克水的混合液中，該混合液即為反應(yīng) 介質(zhì)，其中水的重量分?jǐn)?shù)為10%，攪拌溶解得到堿液，在堿液中加入100克瓜膠原粉，室溫 攪拌均勻，堿化2小時得到分散液。分散液升溫至5(TC，在無氧或少氧條件下，滴加90wt% 的2， 3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨溶液89克(有效成分2， 3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨80克)， 反應(yīng)4小時；在此溫度下，將65克非離子改性單體環(huán)氧丙烷加入，反應(yīng)5小時，得到反應(yīng)液； 將反應(yīng)液用乙酸調(diào)節(jié)pH值為8，然后過濾、洗滌、烘干后得到非離子陽離子瓜爾膠144克，參 照GB12309-90《工業(yè)玉米淀粉國家標(biāo)準(zhǔn)》中淀粉陽離子取代度的測定方法測定非離子陽離 子瓜爾膠的陽離子取代度為0. 35，摩根串聯(lián)法測定羥丙基摩爾取代度為1. 2， lwt^膠液粘 度為230mPa s，分光光度計測定0. 5wt^膠液的透光率為92%。
實施例6 : 將24克氫氧化鈉放入135克石油醚、135克丙酮和30克水的混合液中，該混合液即為反應(yīng)介質(zhì)，其中水的重量分?jǐn)?shù)為10%，攪拌溶解得高濃度的堿液，在堿液中加入100克 瓜膠原粉，室溫攪拌均勻，堿化2小時，得到分散液。分散液升溫至80°C ，在無氧或少氧條件 下，在半小時內(nèi)滴加90wt %的2， 3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨溶液111克(有效成分2， 3-環(huán) 氧丙基三甲基氯化銨100克)，反應(yīng)2小時，將溫度降至7(TC，將30克非離子改性單體_環(huán) 氧丁烷加入，在7(TC反應(yīng)2小時，得到反應(yīng)液；將反應(yīng)液用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為8，然后過濾、 洗滌、烘干后得到非離子陽離子瓜爾膠140克，參照GB12309-90《工業(yè)玉米淀粉國家標(biāo)準(zhǔn)》 中淀粉陽離子取代度的測定方法測定非離子陽離子瓜爾膠的陽離子取代度為0. 41，摩根串 聯(lián)法測定羥丙基摩爾取代度為0. 94， lwt^膠液粘度為180mPa. s，分光光度計測定0. 5wt% 膠液的透光率為91%。
權(quán)利要求
一種非離子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16～32重量份固體堿放入150～360重量份分散介質(zhì)中，配制成堿液，100重量份的瓜爾膠加入到堿液中，攪拌均勻，室溫堿化1.5～2.5小時，得到分散液；(2)、分散液升溫至30～80℃；在無氧或少氧條件下，在分散液中滴加按有效成分計20～100重量份的陽離子醚化劑溶液，恒溫反應(yīng)2～5小時，然后將30～80重量份的非離子改性單體加入，在40～70℃反應(yīng)2～5小時，得到反應(yīng)液；(3)、將反應(yīng)液用中和劑調(diào)節(jié)pH＝6～8，然后過濾、洗滌、烘干后得到非離子陽離子瓜爾膠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非離子陽離子瓜爾膠的制備方法，其特征在于所述的分散 介質(zhì)是甲苯、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)為10 35%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非離子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所述的非離子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-羥丙基椰油烷基二甲基氯化銨、3-氯-2-羥丙基十二烷基二甲基氯 化銨、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幾種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非離子陽離子瓜爾膠的制備方法，其特征在于所述的中和 劑選自鹽酸、硫酸、磷酸、乙酸、檸檬酸中的一種或幾種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非離子陽離子瓜爾膠的制備方法，其特征在于所述的非離子改性單體為環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷或環(huán)氧丁烷。
7. 權(quán)利要求l-6所述的任意一項制備方法得到的非離子陽離子瓜爾膠。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的非離子陽離子瓜爾膠，其特征在于所述的陽離子基是季銨基。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的非離子陽離子瓜爾膠，其特征在于所述的非離子基是 指羥烷基。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非離子陽離子瓜爾膠及其制備方法，該方法的工藝步驟1、將16～32重量份固體堿放入150～360重量份分散介質(zhì)中，配制成堿液，100重量份的瓜爾膠加入到堿液中，攪拌均勻，室溫堿化1.5～2.5小時；2、升溫至30～80℃；在無氧或少氧條件下，滴加有效成分計20～100重量份的陽離子醚化劑溶液，恒溫反應(yīng)2～5小時，然后將30～80重量份的非離子改性單體加入，在40～70℃反應(yīng)2～5小時；3、將反應(yīng)液用中和劑調(diào)節(jié)pH＝6～8，然后過濾、洗滌、烘干后即可。本方法一步合成、工藝簡單，中間產(chǎn)品不必分離純化；可以直接或同時進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)；并且合成過程中充分利用反應(yīng)熱，減少能量消耗。
文檔編號C08B37/00GK101787083SQ201010107798
公開日2010年7月28日 申請日期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 申請人:劉東輝;牛春梅;李紹英