[发明专利]一种两性瓜尔胶的一步法制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种两性瓜尔胶的一步法制备方法，属于瓜尔胶改性技术领域。

背景技术

瓜尔胶（guar gum），是从广泛种植于印度、巴基斯坦的瓜尔豆的胚乳中分离、提取、纯化得到的一种植物胶。其主要成分为半乳甘露聚糖，就其分子结构来说是一种非离子多糖，主链由(1～4)–β–D–甘露糖为单元连接而成，侧链由单个α–D–半乳糖组成并以(1～6)键与主链相接，甘露糖/半乳糖的比例为2∶1。瓜尔胶相对分子质量一般在20万～200万，因其生长在高温、干旱缺水环境，瓜尔胶具有冷水易溶性。尤其是瓜尔胶的分子构型与纤维素非常相似，这种相似性使它对纤维素有很强的亲和性，使它易于吸附到纤维上而产生助留、助滤和增强效果。

瓜尔胶原粉只能溶解在水溶液中，但是原粉在水溶液中溶解慢、水不溶物含量高等缺陷在很大程度上限制它的应用。人们常常利用化学手段改变其理化特性以满足实际工业生产需要。瓜尔胶的改性研究是基于其不同的应用目的展开的，改性的瓜尔胶主要用在食品工业，化妆品工业，纺织工业，油田化学品，造纸工业，矿山开采等方面，并得到大规模的市场认同。例如对瓜尔胶原粉进行阴离子化使其具有一定的阴离子电荷，可以用作造纸助剂，增加纸张的印刷性能、抗压、耐折、耐磨等性能；对瓜尔胶原粉进行阳离子化使其具有一定的阳离子电荷，可以用作造纸助剂、洗发香波、护肤用品、织物护理剂等。作为助留剂能有效改善助留，显著提高填料留着率，对纸张匀度无太大影响，不影响脱水。随着对瓜尔胶化学改性的不断深入研究，两性瓜尔胶以其独特的结构，近年来引起了世界各国的广泛关注，其应用范围十分广泛，包括食品、炸药、油田化学、农业化学、造纸化学和个人护理品等。将两性瓜尔胶用于含机械浆的纸张中，可以提高纸张的内部强度和表面强度；用于制造高柔软度的餐巾纸可增强纸张的干强度而不降低其柔软度；另外由于两性瓜尔胶具有优良的相容性和亲和性及透明度，还可广泛用于个人护理品和日用化妆品中。通常制备两性瓜尔胶是通过先阳离子化，后阴离子化或先阴离子化后阳离子化来制备。也有的是阴阳离子同时引进。不过上述方法形成的两性瓜尔胶，阴、阳离子取代基不在同一位点的两性瓜尔胶中,阴、阳离子取代基可能位于同一链节，也可能处于不同的链节，是一种复杂的混合物，由于瓜尔胶及其衍生物性质相差不大，基本无法分离，这是瓜尔胶合成中无法避免的一个难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种两性瓜尔胶的一步法制备方法，以解决上述合成方法存在的技术缺陷。

本发明的技术方案：一种两性瓜尔胶的一步法制备方法，步骤为：

（1）制备氨基乙酸盐酸盐：常温下在胺类水溶液中加入氯乙酸，以重量计将20-100份的胺类水溶液加入四口烧瓶，控制胺类水溶液中胺的质量浓度在30%-40%，在搅拌下滴加10-70份的氯乙酸，控制最终溶液中的氯乙酸质量浓度为10%-50%，用酸碱调节剂控制pH为7-10，升温至50-70℃，反应6-9小时；

（2）制备两性中间体：将步骤（1）制得的产物氨基乙酸盐酸盐分散在50-150份的弱极性或非极性溶剂中，滴加10-30份的低碳类环氧烷，在50-70℃下反应4-6小时，反应完成后，减压蒸馏除去弱极性或非极性溶剂，制得两性中间体；

（3）碱化：常温下将10-50份瓜尔胶原粉加入装有50-100份弱极性或非极性溶剂的有搅拌器的钢制反应器中，加入10-50份碱性催化剂，在搅拌下进行碱化30-50分钟；

（4）醚化：碱化完成后，升温到50-70℃，在0.05-0.33Mpa压力下缓慢滴加5-25份步骤（2）制备的两性中间体，在搅拌下进行醚化反应5-7小时；

（5）后处理：醚化反应完成后冷却至室温，边搅拌边加醋酸调pH值为中性，产物进行高速离心分离，在100-130℃干燥箱中干燥，研磨机中进行粉碎，得到成品。

所述的胺类水溶液中的胺选自一甲胺，二甲胺，乙二胺，二乙胺中的一种。

所述的弱极性或非极性溶剂选自甲醇，乙醇，异丙醇，石油醚或丙酮。

所述的低碳类环氧烷选自环氧丙烷，环氧氯丙烷，或环氧乙烷。

所述的碱性催化剂为氢氧化钠，碳酸钠，氢氧化钾，氢氧化镁，氢氧化钙，乙醇胺，二乙醇胺或三乙醇胺。

所述的酸碱调节剂选自盐酸，柠檬酸或醋酸。

用所述方法制备的两性瓜尔胶的应用，作为助留助滤剂用于造纸上，能得到良好的助留助滤效果。

瓜尔胶原粉采用市售产品。