[发明专利]含磺酸基的瓜胶衍生物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种多糖的改性产品，尤其是一种含磺酸基的瓜胶衍生物及其制备方法和应用。

背景技术

目前，多糖及其改性产品主要应用于化妆品、石油开采、食品、医药、纺织、建筑和造纸等行业。近年来尤其是在日化领域，改性多糖的应用越来越为人们所认可。

瓜尔胶多糖是一种豆科植物，为天然的半乳甘露聚糖，主要生长在印度和巴基斯坦干旱地区，其化学结构的主链为(1，4)-β-D甘露糖为单元，侧链由α-D半乳糖组成并以(1，6)键与主链相连。每隔一个甘露糖就有一个半乳糖支链，两者的比例大约是2∶1。多糖能分散在水中，形成高粘度液体，一般多糖原粉的1％水溶液的粘度为4000～6000mPa·s。天然瓜尔胶多糖有以下缺点：水不溶物含量高；不能快速溶胀水合，溶解速度慢；粘度不易控制；耐电解质、耐微生物降解性较差，但是经研究发现，对多糖原粉进行改性后可以明显改善以上缺点。

瓜尔胶多糖的改性研究是基于其不同的应用目的展开的，改性的多糖主要用在日用化学品、油田化学品、造纸工业、矿山开采等方面，并得到规模的市场认可。

美国专利US3297604公开了一种用半乳糖氧化酶降解瓜尔胶多糖的制备方法；美国专利US5554745中公开了一种半乳糖氧化酶降解阳离子瓜尔胶多糖的制备方法；中国专利CN1401725A介绍了一种阳离子瓜尔胶多糖的制备方法。该阳离子多糖用于洗发香波及其它化妆品行业，是一种新型阳离子表面活性剂；中国专利CN1757827A介绍了一种羟烷基阳离子多糖的制备方法，该多糖分子中既带有季胺盐阳离子，又接枝了非离子羟烷基基团，用作纸张助留剂。其不足之处在于改性瓜尔胶多糖水溶液浓度较低，其制备方法难以工业化和大批量生产，成本较高。美国专利US4031305公开了一种取代度为0.01-3磺丙基醚化瓜胶衍生物。它是通过固体瓜胶或刺槐豆胶与3-氯-2-羟丙基磺酸或盐在碱性条件下制备的。这种醚化物具有阴离子电解质性质，可用于石油、纺织、印刷、造纸、食品和医药领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种粘度高、生产成本低的含磺酸基的瓜胶衍生物；

本发明还提供了含磺酸基的瓜胶衍生物的制备方法；

本发明还提供了含磺酸基的瓜胶衍生物在牙膏中作为增稠剂的应用。

为解决上述技术问题，本发明提供的含磺酸基的瓜胶衍生物的结构式为：

本发明提供的含磺酸基的瓜胶衍生物的表观粘度最好为800-8000mPa·s，磺酸基取代度最好为0.2-0.9。

本发明提供的含磺酸基的瓜胶衍生物的制备方法，采用下述工艺步骤：(1)、将60～90重量份的多糖加入到150～360重量份的分散介质中，得到分散液；

(2)、在20～80℃温度、无氧或少氧条件下，在分散液中加入1～1.5重量份的引发剂，20～120重量份的含有磺酸基的烯烃类单体，磺化反应，得到反应液；

(3)、将反应液用中和剂调节pH值为7～8，然后过滤、洗涤、烘干后得到含磺酸基的瓜胶衍生物，

其中，所述的多糖选自瓜尔胶、羟丙基瓜胶、羟乙基瓜胶中的一种或几种。

本发明提供的含磺酸基的瓜胶衍生物的制备方法中所述的分散介质是甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇、石油醚或丙酮中的一种或几种与水的混合物；反应介质中的溶剂的份额需要足够高，从而水溶性瓜胶或瓜胶衍生物并不是溶解而是分散在其中。同样，在反应介质中溶质(水)的份额也需要需要足够高，使得反应介质中所加入的引发剂可以溶解。这样，反应介质中的水的质量分数最好介于10-35％之间。

本发明提供的含磺酸基的瓜胶衍生物的制备方法中所述的引发剂最好选自硝酸铈胺、过硫酸铵、过硫酸钾或高锰酸钾中的一种或几种。

本发明提供的含磺酸基的瓜胶衍生物的制备方法中所述的含有磺酸基的烯烃类单体优选是具有通式(I)的化合物：

CH₂＝CHRSO₃Na  (I)

其中，R选自-CH₂-、-CH₂-O-等。即，含有磺酸基的烯烃类单体选自甲基丙烯磺酸钠、乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸钠、烯丙基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、烯丙氧基羟丙基磺酸钠中的一种或几种。

本发明提供的含磺酸基的瓜胶衍生物的制备方法中，中和剂最好加入10-16重量份，所述的中和剂选自二乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙醇胺或二乙烯三胺中的一种或几种。

本发明提供的含磺酸基的瓜胶衍生物的制备方法的反应原理为：