专利名称：一种季铵化谷朊蛋白质的合成方法
技术领域：
本发明涉及造纸领域，特别涉及一种季铵化谷朊蛋白质的合成方法。
背景技术：
谷朊蛋白是一种植物蛋白质，是小麦、玉米等谷物加工淀粉后的残余物。 谷朊蛋白可作为造纸技术的强度增强助剂，其蛋白质分子链上有许多的活性 基团，如氨基、羟基、羧基等，具有特别的反应性，能与纸中纤维素分子上 的羟基产生化学结合，使纸纤维之间的结合力增大，提高纸张的物理强度。 但是，由于谷朊蛋白含有较多的疏水性氨基酸和不带电荷的氨基酸，分子内 疏水作用区域较大，溶解度较低，往往不能满足造纸生产的需要，其应用具有 很多局限性。因此，常对谷朊蛋白进行改性，以改善其功能，拓宽其应用领 域。目前常用的改性方法有水解方法、酰化或季铵化方法。水解方法改性， 只能提高谷朊蛋白的溶解度，对提高植物纤维的结合效果不好，同时因为水 解降低了蛋白质的分子量，不能用于增强纤维强度；酰化改性不能提高蛋白 的溶解度，改性后也不能用作纤维增强剂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种环境友好、成 本低、工艺简单的季铵化谷朊蛋白质的合成方法。 本发明的目的通过下述技术方案实现
一种季铵化谷朊蛋白质的合成方法，包括下述步骤首先采用次卤酸盐 对谷朊蛋白进行前处理，谷朊蛋白与次卤酸盐的质量比为1: 1~1: 2，使谷 朊蛋白上的游离酰胺基转化成为脂肪氨基，增强谷朊蛋白的溶解性能和反应 性能；然后采用质量比为l: 1~1: 1. 5的阳离子季铵环氧氯化物与前处理后 的谷朊蛋白进行接技反应，生成含有季铵盐阳离子改性的谷朊蛋白。
所述谷朊蛋白是一种谷物蛋白质，俗名面筋，具体可为小麦谷朊蛋白质、 玉米谷朊蛋白质。
所述次卤酸盐为MXO，其中M为H、 Na、 K、 Ca或NH4， X为CI或Br;优选氯或溴的次卤酸盐；具体可为次溴酸、次溴酸钠盐、次溴酸钾盐、 次溴酸钙盐、次溴酸铵盐、次氯酸、次氯酸钠盐、次氯酸钾盐或次氯酸铵盐。
所述前处理的反应时间为1 6小时，反应温度为10~60°C。 所述阳离子季铵环氧氯化物优选氯化N， N， N-三甲基环氧丙烷。 所述接技反应的反应时间为1 6小时，反应温度为30 70°C。 本发明的反应式如式(1)所示
<formula>formula see original document page 4</formula>经过本发明改性后的谷朊蛋白溶解度增加，能很好在水溶液中分散，加 入到浆料中与纤维充分接触吸附。谷朊蛋白分子链上的阳离子与植物纤维分 子上的羧基等基团结合，使得纤维间的结合力大大提高，纸张的各种性能有 明显的改善。在纸页干燥时，使纤维交联从而达到提高强度的目的。季铵化 谷朊蛋白使纸张的干抗张指数提高23.8%，湿强保留率提高到15%，耐破指 数提高22%、撕裂指数提高47%。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果
(1) 通过次卤酸盐的前处理反应，可以提高蛋白分子链上的脂肪氨基 的含量，有利季铵化反应，提高蛋白与植物纤维的结合。
(2) 通过次卤酸盐的前处理反应，可以提高谷朊蛋白的溶解性能，更 适合植物纤维(纸浆)的施胶使用。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不 限于此。
实施例1
首先将谷朊蛋白溶于0. 1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30%的次 氯酸钠溶液，谷朊蛋白与次氯酸钠(按固含量计算)的质量比为1: 1，温 度控制在6(TC，反应1小时，得到前处理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂
(氯化N，N，N-三甲基环氧丙垸)反应，质量比为l: 1，反应温度5(TC，反
应时间6小时，得到季铵化谷朊蛋白。 实施例2
首先将谷朊蛋白溶于0. 1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30%的次 溴酸钠溶液，质量比为l: 1.5，温度控制在6(TC，反应1小时，得到前处 理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应， 质量比为l: 1.1，反应温度3(TC，反应时间6小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例3
首先将谷朊蛋白溶于0. 1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30%的次 氯酸铵溶液，质量比为l: 1.1，温度控制在6(TC，反应1小时，得到前处 理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应， 质量比为l: 1.2，反应温度7(TC，反应时间4小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例4
首先将谷朊蛋白溶液溶于O. 1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30%的 次溴酸钾溶液，质量比为l: 2，温度控制在1(TC，反应3小时，得到前处 理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应， 质量比为1: 1. 5，，反应温度7(TC，反应时间3小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例5
首先将谷朊蛋白溶于0. 1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30%的次 氯酸钠溶液，质量比为l: 1.5，温度控制在3(TC，反应2小时，得到前处 理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应， 质量比为l: 1.5，反应温度30。C，反应时间5小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例6
首先将谷朊蛋白溶于0. 1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30%的次 氯酸钙溶液，质量比为1: 1.6，温度控制在1(TC，反应6小时，得到前处 理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙垸)反应， 质量比为l: 1.5，反应温度60'C，反应时间l小时，得到季铵化谷朊蛋白。 实施例7
首先将谷朊蛋白溶于0. 1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30%的次 氯酸铵溶液，质量比为1: 1.6，温度控制在3(TC，反应2小时，得到前处 理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应， 质量比为l: 1.1，反应温度30。C，反应时间4小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例8
首先将谷朊蛋白溶于0. 1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30%的次 溴酸钾溶液，质量比为l: 1.8，温度控制在2(TC，反应3小时，得到前处 理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应， 质量比为l: 1.3，反应温度40。C，反应时间4小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例9
首先将谷朊蛋白溶于0. 1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30%的次 溴酸铵溶液，质量比为l: 1.5，温度控制在6(TC，反应3小时，得到前处 理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应， 质量比为l: 1.1，反应温度7(TC，反应时间4小时，得到季铵化谷朊蛋白。
权利要求
1、一种季铵化谷朊蛋白质的合成方法，其特征在于包括下述步骤首先采用次卤酸盐对谷朊蛋白进行前处理，谷朊蛋白与次卤酸盐的质量比为1∶1～1∶2，使谷朊蛋白上的游离酰胺基转化成为脂肪氨基；然后采用质量比为1∶1～1∶1.5的阳离子季铵环氧氯化物与前处理后的谷朊蛋白进行接技反应，生成含有季铵盐阳离子改性的谷朊蛋白。
2、 根据权利要求1所述的季铵化谷朊蛋白质的合成方法，其特征在于 所述次卤酸盐为次溴酸、次溴酸钠盐、次溴酸钾盐、次溴酸钙盐、次溴酸铵 盐、次氯酸、次氯酸钠盐、次氯酸钾盐或次氯酸铵盐。
3、 根据权利要求1所述的季铵化谷朊蛋白质的合成方法，其特征在于 所述前处理的反应时间为1~6小时，反应温度为10 6(TC。
4、 根据权利要求1所述的季铵化谷朊蛋白质的合成方法，其特征在于所述阳离子季铵环氧氯化物为氯化N， N， N」三甲基环氧丙烷。
5、 根据权利要求1所述的季铵化谷朊蛋白质的合成方法，其特征在于所述接技反应的反应时间为1~6小时，反应温度为30~70°C。
全文摘要
本发明公开了一种季铵化谷朊蛋白质的合成方法，首先采用次卤酸盐对谷朊蛋白进行前处理，谷朊蛋白与次卤酸盐的质量比为1∶1～1∶2，使谷朊蛋白上的游离酰胺基转化成为脂肪氨基；然后采用质量比为1∶1～1∶1.5的阳离子季铵环氧氯化物与前处理后的谷朊蛋白进行接技反应，生成含有季铵盐阳离子改性的谷朊蛋白。通过次卤酸盐的前处理反应，可以提高蛋白分子链上的脂肪氨基的含量，有利季铵化反应，提高蛋白与植物纤维的结合；可以提高谷朊蛋白的溶解性能，更适合植物纤维(纸浆)的施胶使用。
文档编号D21H17/22GK101182687SQ200710032
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者付时雨, 詹怀宇, 敏 邓 申请人:华南理工大学