专利名称：可降解口香糖胶基及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子技术领域，涉及一种可降解口香糖胶基的制备，尤其涉及一种利用乳酸直接聚合而成的环保型可降解口香糖胶基。
背景技术：
口香糖又称胶姻糖，是一种具有耐咀嚼性的糖果，它除了含有可供消化吸收的成分外，还含有咀嚼的胶基基体，由于口香糖胶基的粘弹性，能除去附着在牙层表面的牙菌斑，从而预防龋齿的发生，同时还能锻炼人体的咀嚼的功能，消除疲劳，健脑提神等功能。此外口香糖常被作为口腔保健或戒烟糖。口香糖的品种按形状可分为片状，果粒状，夹心形，包糖形；按配料可分为清凉口香糖，果味口香糖等十几个品种。一般口香糖组分含有水溶性主组分、水不溶性的口香糖胶基、水不溶性芳香剂。水不溶性口香糖胶基一般含有弹性体、树脂化合物、脂肪和油、蜡、乳化剂、软化剂和无机填充剂等，其中树脂化合物有利于制备需要的咀嚼属性和作为口香糖胶基组分弹性体的增塑剂。常用的口香糖胶基的配方为丁基橡胶16％，天然橡胶8％，聚醋酸乙烯酯30％，树胶为18％，碳酸钙为10％，硬脂酸甘油酯8％，微结晶蜡4％。常规口香糖的胶基容易粘贴于任何干燥的表面，如木头、混凝土、纸和布。当胶基被不适当丢弃时，很难从上述表面将其除去，而且在几年内都不能降解，不利于环保，它的大量积存不仅污染了城市环境，也是疾病传染的载体。
上述因素限制了口香糖的销售和使用价值。因此需要开发一种可吸收口香糖，或制备一种容易除去或可降解的胶基。与通常口香糖中使用的柔软弹性体相比，典型的可吸收聚合物是刚性的，如蛋白质和多糖，因此其不适合作咀嚼弹性体。另外，在大量增塑剂如水、乙醇、丙二醇、多元醇存在的情况下，一些蛋白质合多糖在体温时变得有弹性。另一方面，一些其它的可吸收聚合物，如淀粉、清蛋白、球蛋白，由于其极性结构，在咀嚼者口中有迅速溶解或分散的倾向。因此这样的可吸收聚合物不能经受长时间的咀嚼。水溶性可吸收聚合物，比如醇溶谷蛋白，已被用于可吸收口香糖制造配方的研究。然而，大多数有效的醇溶谷蛋白溶剂，如乙醇和多元醇，仍旧是水溶性或在水中可分散。因此，它们在咀嚼的时候能够被提取出来。醇溶谷蛋白，如玉米蛋白的质，在乙醇增塑剂咀嚼析出后，其变得坚硬。因此，需要水不溶性增塑剂以保持其在咀嚼时柔软的质地。在大量乳化剂存在的情况下，为上述目的，需要使用脂类，如蜂蜡、小烛树蜡、脂肪。
含有醇溶谷蛋白和玉米蛋白的口香糖已经使用或被提出。如见，美国专利2154482、2469861、2489147、5482722及5112625。然而，从口香糖的角度看，这些产品还不完全令人满意。
美国专利US5672367披露，口香糖可以用某些合成的聚合物来制备，在它们的聚合链中存在化学不稳定的键，在光的影响下会断开，或降解成水溶的无毒组分。该专利所发明的口香糖含有至少一种可降解的聚酯聚合物，它通过环酯，比如基于丙交脂、乙交酯、环丙烷碳酸酯、己内酯的聚合反应来得到。该发明还提到，用这些聚合物制成的口香糖可以在环境中降解。
美国专利US 6153231披露，可降解的口香糖基质含有的聚乳酸共聚物选自聚(丙交脂酸-二聚物-脂肪酸-唑啉)共聚物和聚(乳酸-二醇-尿烷)共聚物。美国专利US 5672367一般地描述了环酯聚合物制备的聚酯聚合物。清楚的披露了一种由D，L-丙交脂和ε-己内酯组成的共聚物，其玻璃化转变温度是15℃。而且，本发明的发明人还发现，可以将天然树脂组分比如天然松萜酯替换为由D，L-丙交脂和ε-己内酯组成的可降解共聚物。已经知道天然树脂在环境中基本不可降解。由于它们一般占口香糖基质组合物总重的10-50％，口香糖基质中该组分替换为可降解组分可以显著提供口香糖基质的可降解性。鉴于此，本发明尝试用乳酸直接缩聚得到的聚乳酸作为口香糖的胶基，开发环保型口香糖。
发明内容
本发明的目的在于提出一种利用乳酸直接聚合制备环保型可降解口香糖胶基的方法。
本发明的工艺步骤为①对乳酸进行干燥处理在乳酸中加入分子筛干燥24小时以上；②脱水将经干燥处理的乳酸原料在温度40-100℃、真空度10-200mmHg的条件下减压脱水时间2-8小时；较优的脱水温度为50-80℃，在此温度下进行脱水，脱水速度快，而又能使得乳酸不被抽走，而且可以防止聚合物变色。
③聚合将经脱水的乳酸在温度为100-180℃的条件下，聚合反应4-14小时得聚酯树脂化合物。
④将聚酯树脂化合物冷却后用丙酮溶解，再用乙醇沉淀，然后真空干燥得可降解口香糖胶基。
步骤①所述乳酸为D，L-乳酸、D-乳酸、L-乳酸中任何一种单体。
步骤③所述的缩聚反应可以在无毒催化剂的作用下进行，且催化剂的加入量为乳酸原料重量的0.1-0.3％。
所述催化剂为FeCl3或AlCl3或Zn粉、或坡缕石担载的Al，或是坡缕石担载的Fe。
步骤④中将聚酯树脂化合物用丙酮溶解后，可先用乙醇沉淀，再用蒸馏水重沉淀，最后进行真空干燥得可降解口香糖胶基。
由上述方法制备的口香糖胶基聚酯，其玻璃化转变温度为16-50℃。
本发明于现有技术相比具有以下优点1、本发明是利用乳酸直接缩聚制备而成树脂化合物，具有作为口香糖胶基所必需的柔软弹性和耐咀嚼性能，由于其玻璃化转变温度低，降解速度较快，是一种环保型的口香糖胶基。
2、本发明以乳酸为原料，工艺简单、操作方便、成本低廉，产率高，有利于工业化生产。
3、本发明在不用催化剂或在无毒催化剂的条件下制备，安全无毒，制备得到的聚乳酸玻璃化温度适宜(为16-50℃)。
具体实施例方式
实施例1①在纯度为85％的D-乳酸中加入分子筛干燥24小时以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有温度计、分水器的三颈圆底烧瓶中，在40℃，真空度为40mmHg条件下搅拌减压脱水4小时；③继续升温至180℃，使乳酸聚合反应6小时，形成聚酯树脂化合物；④将树脂化合物冷却后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀，然后在36℃真空干燥，得到玻璃化温度为25℃的口香糖胶基。
实施例2①在纯度为85％的D-乳酸中加入分子筛干燥24小时以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有温度计、分水器的三颈圆底烧瓶中，在40℃，真空度为40mmHg条件下搅拌减压脱水4小时；
③加入0.05g FeCl3催化剂，继续升温至120℃，使乳酸聚合反应6小时形成聚酯树脂化合物；④将树脂化合物冷却后用丙酮溶解，先用乙醇沉淀后，再用蒸馏水沉淀，最后在36℃真空干燥，得到玻璃化温度为18℃的口香糖胶基。
实施例3①在纯度为85％的L-乳酸中加入分子筛干燥24小时以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有温度计、分水器的三颈圆底烧瓶中，在50℃，真空度为60mmHg条件下搅拌减压脱水3小时左右；③继续升温至140℃，使乳酸聚合反应6小时形成聚酯树脂化合物；④将树脂化合物冷却后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化温度为20℃的口香糖胶基。
实施例4①在纯度为85％的D-乳酸中加入分子筛干燥24小时以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有温度计、分水器的三颈圆底烧瓶中，在50℃，真空度为60mmHg条件下搅拌减压脱水3小时；③加入0.05g AlCl3催化剂，继续升温至140℃，使乳酸聚合反应8小时形成聚酯树脂化合物；④将树脂化合物冷却后用丙酮溶解，先用乙醇沉淀，再用蒸馏水沉淀，最后在36℃真空干燥，得到玻璃化温度为32℃的口香糖胶基。
实施例5①在D，L乳酸中加入分子筛干燥24小时以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有温度计、分水器的三颈圆底烧瓶中，在60℃，真空度为80mmHg条件下搅拌减压脱水2小时；③加入0.08g AlCl3催化剂继续升温至160℃，使乳酸聚合反应9小时左右形成聚酯树脂化合物；④将树脂化合物冷却后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化温度为38℃的口香糖胶基。
实施例6①在纯度为85％的D，L乳酸中加入分子筛干燥24小时以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有温度计、分水器的三颈圆底烧瓶中，在70℃，真空度为80mmHg条件下搅拌减压脱水5小时；③加入0.10g AlCl3催化剂继续升温至170℃，使乳酸聚合反应10小时形成聚酯树脂化合物；④将树脂化合物冷却后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化温度为45℃的口香糖胶基。
实施例7①在纯度为85％的D-乳酸中加入分子筛干燥24小时以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有温度计、分水器的三颈圆底烧瓶中，在80℃，真空度为90mmHg条件下搅拌减压脱水6小时；③加入0.08gZn粉催化剂继续升温至180℃，使乳酸聚合反应11小时形成聚酯树脂化合物；④将树脂化合物冷却后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化温度为18℃的口香糖胶基。
实施例8①在纯度为85％的D-乳酸中加入分子筛干燥24小时以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有温度计、分水器的三颈圆底烧瓶中，在90℃，真空度为40mmHg条件下搅拌减压脱水4小时；③加入0.08g坡缕石担载的Al为粉催化剂继续升温至140℃，使乳酸聚合反应12小时形成聚酯树脂化合物；④将树脂化合物冷却后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化温度为45℃的口香糖胶基。
实施例9①在纯度为85％的D-乳酸中加入分子筛干燥24小时以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有温度计、分水器的三颈圆底烧瓶中，在40℃，真空度为40mmHg条件下搅拌减压脱水4小时；③加入0.05g坡缕石担载的Fe为粉催化剂继续升温至120℃，使乳酸聚合反应13小时形成聚酯树脂化合物；④将树脂化合物冷却后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化温度为48℃的口香糖胶基。
实施例10①在纯度为85％的D-乳酸中加入分子筛干燥24小时以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有温度计、分水器的三颈圆底烧瓶中，在40℃，真空度为40mmHg条件下搅拌减压脱水4小时；③加入0.1g坡缕石担载的Fe为粉催化剂，继续升温至180℃，使乳酸聚合反应14小时形成聚酯树脂化合物；④将树脂化合物冷却后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化温度为25℃的口香糖胶基。
权利要求
1.一种可降解口香糖胶基的制备方法，包括以下工艺步骤①对乳酸进行干燥处理；②脱水将经干燥处理的乳酸原料在温度40-100℃、真空度10-200mmHg的条件下减压脱水时间2-8小时；③聚合将经脱水的乳酸在温度为100-180℃的条件下，聚合反应4-14小时得聚酯树脂化合物；④将聚酯树脂化合物冷却后用丙酮溶解，再用乙醇沉淀，然后真空干燥得可降解口香糖胶基。
2.如权利要求1所述可降解口香糖胶基的制备方法，其特征在于所述乳酸为D，L-乳酸、D-乳酸、L-乳酸中任何一种单体。
3.如权利要求1所述可降解口香糖胶基的制备方法，其特征在于步骤①所述对乳酸进行干燥处理为在乳酸中加入分子筛干燥24小时以上；
4.如权利要求1所述可降解口香糖胶基的制备方法，其特征在于步骤④中将聚酯树脂化合物用丙酮溶解后，先用乙醇沉淀，再用蒸馏水重沉淀，最后进行真空干燥得可降解口香糖胶基。
5.如权利要求1、2、3、4所述的任何一种可降解口香糖胶基的制备方法，其特征在于步骤③所述的缩聚反应是在无毒催化剂的作用下进行，且催化剂的加入量为乳酸原料重量的0.1-0.3％。
6.如权利要求5所述可降解口香糖胶基的制备方法，其特征在于所述催化剂为FeCl3或AlCl3或Zn粉、或坡缕石担载的Al，或是坡缕石担载的Fe。
7.如权利要求1所述方法制备的口香糖胶基聚酯。
8.如权利要求7所述的口香糖胶基聚酯，其玻璃化转变温度为16-50℃。
全文摘要
本发明提供一种以乳酸为原料、通过熔融缩聚制备口香糖胶基的方法，该方法是将干燥处理的乳酸减压脱水后在温度60－180℃、真空度为0.1－100mmHg的条件下进行缩聚反应而形成树脂化合物，该树脂化合物的玻璃化转变温度低，降解速度较快，可作为环保型的口香糖胶基；本发明工艺简单、操作方便、成本低廉，无毒、产率高，有利于工业化生产。
文档编号A23G4/06GK1736237SQ20051004316
公开日2006年2月22日 申请日期2005年8月25日 优先权日2005年8月25日
发明者白雁斌, 黄晓琴, 雷自强 申请人:西北师范大学