专利名称：在含水介质中显示改进分散性的水解胶体粉末组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及在含水介质中显示有效分散性(不形成结块)和可控制的水合时间的粉状水解胶体组合物。它更具体地涉及基于多糖如纤维素衍生物、淀粉衍生物、半乳甘露聚糖、生物聚合物如黄原胶等的组合物，该组合物可以容易而非常快速地在含水介质中分散，仅显示较小的水合延迟，和在贮存时是稳定的。
本发明同样涉及制备这样粉状水解胶体组合物的方法。
它进一步涉及中间体产物，即用于制备上述组合物的潜在反应性交联粉末。
水溶性水解胶体如黄原胶或瓜耳胶，例如，显示令人感兴趣的变形性能和故特别在如下情况下找到应用在化妆品、食品、农用化学品、和药物工业中和在染色、洗涤剂、纸、建筑材料、和钻井流体等领域中作为增稠剂或增粘剂、稳定剂、乳化剂、凝胶化剂或粘合剂。
然而，这些水解胶体以粉状形式向水溶液中的引入不是容易的，且造成特别与结块形成相关的应用问题。甚至在采用延长混合时间的剧烈搅拌条件下，即使不是不可能的话，有时也难以获得水解胶体粉末的几乎完全分散而不形成结块。结块的形成使得非常难以水合水解胶体粉末。
因此已经尝试以增强水解胶体的分散性。
一种最通常采用的化学方法包括使用醛类型交联剂，和更特别地是二醛，其中考虑它的具体化学性能最通常采用乙二醛。
例如，在黄原胶的情况下，在树胶生产期间通过田野黄单胞菌的发酵引入交联剂，最通常是乙二醛。因此在大约7或8的pH下，将乙二醛溶液加入到发酵肉汤中。也可以在已经完成发酵操作之后的任何时间加入乙二醛；例如，在树胶的沉淀和干燥之后，然后将它混合和与乙二醛溶液研磨。
在某些情况下，在一般为70℃-100℃的温度下加热由向发酵肉汤中加入乙二醛得到的混合物。
尽管可以通过采用醛处理而增强水解胶体在含水介质中的分散性，根据应用，由于存在于最终产物中的相对较大的交联剂残余量，可能会产生问题。具体地，在由现有技术方法获得的产物中的乙二醛含量一般为2000-50000ppm。
另一个可能自身存在的问题是乙二醛相对于水解胶体的分布。没有有效的分布，当引入少量乙二醛(小于2000ppm)时，获得的粉末在含水介质中它们的分散期间引起结块的现象，如上所述。
此外，这些粉末在贮存时缺乏有效的稳定性意思是在延长时间的贮存期间它们的水合性能被改变。
本发明的一个目的是提供可非常容易地在含水介质中分散而不形成结块的水解胶体粉末。
本发明的另一个目的是提供此类型的水解胶体粉末，它最终仅包含非常小残余量的交联剂。
本发明的进一步目的是提供此类型的粉末，它甚至在长期贮存时是稳定的。
本发明的仍然另一个目的是提供在含水介质中水合时间可控制的水解胶体粉末。
同样本发明的目的是提供简单和便宜的制备以上粉末的方法。
通过本发明达到在阅读如下描述时显现的这些目的、和其它目的，本发明在第一实施方案中，提供了一种粉状水解胶体组合物的制备方法，该粉状水解胶体组合物容易在含水介质中分散，不形成结块，且它的水合时间是可控制的，其特征在于该方法包括在于如下的步骤●通过使高度吸收性载体粉末与能够在热效应下交联水解胶体粉末的交联剂接触而制备潜在反应性的交联粉末，●混合该潜在反应性交联粉末与水解胶体粉末，●非必要地采用非必要地包括盐的水处理该粉末混合物，
●热处理该粉末混合物。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种粉状水解胶体组合物的制备方法，该粉状水解胶体组合物容易在含水介质中分散，不形成结块，且它的水合时间是可控制的，其特征在于该方法包括在于如下的步骤●通过使高度吸收性载体粉末与能够交联水解胶体粉末的交联剂接触而制备潜在反应性的交联粉末，●混合该潜在反应性交联粉末与由半乳甘露聚糖组成的水解胶体粉末，●非必要地采用非必要地包括盐的水处理该粉末混合物。
本发明同样提供了一种粉状水解胶体组合物，该粉状水解胶体组合物容易在含水介质中分散，不形成结块，且它的水合时间是可控制的，其特征在于它包括至少一种残余交联剂含量小于1000ppm的交联水解胶体组分，载体粉末和，非必要地，水。
以下更详细地描述本发明本发明的方法首先在于通过使交联剂与载体粉末接触而制备潜在反应性交联粉末，该交联粉末优选通过干燥方法，用于与水解胶体粉末的反应。
载体粉末有利地是细粉末，它具有高吸收能力和是惰性的，即不对如下物质显示反应特性该粉末用作其载体的交联剂或随后会与其接触的水解胶体。
在适于本发明目的的粉末中，可以非限制性地提及二氧化硅、硅铝酸盐、高岭土、膨润土、粘土、硅藻土、沸石、氧化铝、和沉淀碳酸钙。
选择载体粉末的特性以提供高吸收能力和细粒度。
根据本发明，优选使用例如，Tixosil(Rhodia)类型的二氧化硅，例如，Tixolex类型的硅铝酸盐。
可以典型地使用粒度为10-15微米(由激光粒度测定法测量)和吸收能力为250-350ml油每100g硅氧烷(D.O.P使用邻苯二甲酸二辛酯的油吸收方法ISO 787/5)的二氧化硅实施本发明。
选择用于它的部分的交联剂以能够固定在载体粉末上和/或载体粉末中和在其中合适的热量作用下，交联它随后与其接触的水解胶体。
交联剂可包括，例如，一种或多种醛，它们可选自单醛、二醛或低分子量聚醛。
对于本发明的目的优选给出二醛，其中优选选择乙二醛。
调节吸收在载体粉末上和/或载体粉末中的交联剂数量以得到水解胶体组合物的有效最终分散，其特别是随要处理的水解胶体粉末和载体粉末的特性而变化。
根据本发明，提供的交联剂数量一般小于按重量计2000ppm，相对于水解胶体粉末，且优选为按重量计200-1600ppm。
根据本发明对于其中将交联剂与载体粉末接触的方式没有限制。可以特别通过浸渍或通过喷洒进行接触。
根据本发明，优选通过将交联剂的水溶液喷洒到载体粉末上而操作。
在浸渍的情况下，一般将预定体积的交联剂水溶液滴加到载体粉末上。
仍然在浸渍的情况下，可以其中合适地考虑在预定体积的交联剂水溶液中浸泡载体粉末。
一旦已经将交联剂溶液加入到载体粉末上，将产物混合足以获得均匀粉状混合物的时间。在结束时获得的潜在反应性交联粉末必须有利地保持接近于最初载体粉末的精细分散的外观。或者可以通过手或通过任何已知措施，特别是在常规的混合机，例如Lodige混合机中混合交联剂和载体粉末。
非必要地在酸，优选无机酸存在下进行载体粉末与交联剂的接触，该酸促进交联剂到该载体粉末上和/或进入该载体粉末中的吸收。此酸有利地选自磷酸、硫酸、和盐酸或其混合物。
也可以在其中合适地加入水以生产交联剂/载体粉末混合物。
在本发明的一个优选实施方案中，每100份载体粉末提供5-50份40％强乙二醛溶液，0-200份水和0-100份无机酸。
本发明提供了中间体产物，即上述潜在反应性交联粉末，它用于制备粉状水解胶体组合物如以下更详细描述的那些。
它另外提供了上述潜在反应性交联粉末用于制备粉状水解胶体组合物的用途，该粉状水解胶体组合物容易在含水介质中分散，不形成结块，且它的水合时间是可控制的，如下详细所述。
不希望受任何一种理论限制，认为对于交联剂载体粉末的使用允许更好的随后分布和交联剂相对于水解胶体的分散，特别是当交联剂数量较小时，如在根据本发明的情况下。
根据本发明的方法，在第二步骤中，在于使潜在反应性交联粉末与水解胶体粉末接触。
此接触优选通过干燥混合进行。
水解胶体粉末可以由动物或植物源的一种水解胶体或水解胶体混合物组成。
水解胶体可以更特别地选自半乳甘露聚糖如瓜耳胶、角豆树胶、刺云实树胶、纤维素衍生物、淀粉及其衍生物、生物聚合物、特别是黄原胶、和琥珀酰聚糖及其衍生物。
由菌株根癌土壤杆菌I-736(可根据布达佩斯条约从CollectionNationale de Culture des Microorganismes以1988年3月1日的此名称公开获得)产生的杂多糖BM07，其也已知为名称Rheozan且描述在公开于1990年1月17日的欧洲专利申请0351303中，也适于作为水解胶体。
注意到由菌株放射形土壤杆菌I-2001(可根据布达佩斯条约从Collection Nationale de Culture des Microorganismes以1988年4月3日的此名称公开获得)产生的，且描述在2000年4月20日公开的国际专利申请WO 00/22154中的杂多糖，也适于作为水解胶体。
由菌株假单胞菌属种I-2054(可根据布达佩斯条约从CollectionNationale de Culture des Microorganismes以1988年7月22日的此名称公开获得)产生的，且描述在2000年10月10日公开的国际专利申请WO 00/63412中的杂多糖，也适于作为水解胶体。
根据本发明的方法优选适用于黄原胶或适用于黄原胶/瓜耳胶混合物。
可以通过任何已知措施混合粉末。因此可以使用常规混合机，例如，Drais型混合机。
在此步骤之后可以在其中合适地加入(优选通过喷洒)单独的水或包括盐，特别是硫酸盐和/或氯化物如Na2SO4和NaCl的水，以允许当它在含水介质中分散时可以控制水解胶体的水合时间，然后根据以下具体的定义，此最终分散不再是瞬时的。
随后在30℃-100℃，优选50℃-80℃的温度下热处理粉末混合物。
应当注意到，当水解胶体选自半乳甘露聚糖如瓜耳胶时，热处理是非必要的。
换言之，在以上稍早所示的情况下，例如在环境温度(例如，18℃-25℃)下可以进行混合交联粉末与半乳甘露聚糖的步骤而没有热处理。
确定处理的持续时间以允许水解胶体由交联剂的至少部分交联。一般而言，提供不大于5小时，有利地5分钟-5小时，优选10分钟-1小时的处理时间。
根据本发明的方法的优点是不需要研磨或干燥的任何补充操作，故使方法比迄今为止提出的方法更简单和较不昂贵。
本发明的粉状水解胶体组合物包括交联的水解胶体组分(大约相对于水解胶体，残余交联剂含量一般小于按重量计1000ppm)，载体粉末，和其中适当的水。
可以通过2，4-二硝基苯基腙的液相色谱测定随后采用甲醇的萃取，测量交联剂含量。
表述“水解胶体组分”在此表示单一水解胶体化合物或水解胶体化合物的混合物，如以上在本发明方法上下文中指示的那样。
残余交联剂含量表示没与水解胶体反应的交联剂的比例。
此残余含量通常不超过1000ppm，它特别是相对于现有方法非常低。此含量可以更特别地不大于700ppm和更特别地仍然不大于500ppm。
在最终组合物中存在的载体粉末相应于用作为交联剂载体的粉末，如由在潜在反应性交联粉末的上下文中定义的那样。它不大于最终组合物的20wt％，优选0.5-5wt％。
最终组合物可同样包括基本来源于已经反应组分的水。它一般占最终组合物的5-20wt％，优选8-15wt％。
本发明的粉状水解胶体组合物具有能够在含水介质中瞬时分散的性能。
根据本发明，“有效分散”表示不形成结块的分散，它可以通过与该含水介质的简单混合，例如通过手而获得。
水合时间是几秒到数分钟。
在快速水合的情况下，水合时间是从几秒，例如1秒，到不大于3分钟，更优选从约10秒，例如10秒，到不大于2.5分钟。
在缓慢水合的情况下，水合时间是从至少3分钟到不大于40分钟，更优选不大于20分钟。
这与迄今为止可得的水解胶体粉末成对比，其要求剧烈的分散条件和/或延长的水合时间或引起不允许均匀分散的附聚物外观。水合测试在于当采用在750转/分钟下的磁力搅拌，将1.5g测试粉末加入到150ml合成水(它的组成是在1升蒸馏水中的323.4mg的CaCl2.2H2O)时，测量涡旋消失的时间。通过例子，Rhodopol50MD(由公司Rhodia销售)的水合时间为20分钟。
在此使用的表述“含水介质”表示单独的水或已经向其中加入盐的水(盐水)，它的pH一般接近中性。
如已经所述的那样，本发明的水解胶体组合物可显示受控的分散，即，并不在以上所示情况下“瞬时”但然而具有确定持续时间的分散。
本发明的粉状水解胶体组合物的优点是贮存时稳定，即，它们保持它们的性能(特别以上所述的那些)至少6个月的时间。
本发明的组合物发现如下应用在化妆品、食品、农用化学品、和药物工业中和在染色、洗涤剂、纸、建筑材料、和钻井流体等领域中作为增稠剂或增粘剂、稳定剂、乳化剂、凝胶化剂或粘合剂。
以下通过实施例说明本发明，应当认为实施例不是限制性的。
实施例实施例1将由100份Tixosil二氧化硅(由Rhodia销售)，100份水和30份包含40％(质量)乙二醛的溶液组成的混合物的2.3份与100份黄原胶均匀混合。将该混合物在60℃下加热60分钟和然后筛分以除去大于450μm的粒子。筛分残余物通常小于0.5％。获得的产物在水中分散而没有结块。最终产物的残余乙二醛含量是464ppm。水合时间是20秒。
实施例2将由100份Tixosil二氧化硅(由Rhodia销售)，87.5份水，12.5份75％强磷酸和30份包含40％(质量)乙二醛的溶液组成的混合物的2.3份与100份瓜耳胶均匀混合。将该混合物在70℃下加热1小时和然后筛分以除去大于450μm的粒子。筛分残余物通常小于0.5％。获得的产物在水中分散而没有结块。水合时间是2分10秒。
实施例3将由100份Tixolex-17硅铝酸盐(由Rhodia销售)，50份水和30份包含40％(质量)乙二醛的溶液组成的混合物的1.8份与100份黄原胶均匀混合。将该混合物在70℃下加热1小时和然后筛分以除去大于450μm的粒子。筛分残余物通常小于0.5％。获得的产物在水中分散而没有结块。最终产物的残余乙二醛含量是860ppm。水合时间是25秒。
实施例4将由100份Tixosil二氧化硅(由Rhodia销售)，100份水和30份包含40％(质量)乙二醛的溶液组成的混合物的2.3份与100份包含90％黄原胶和10％瓜耳胶的混合物进行均匀混合。将该混合物在60℃下加热30分钟和然后筛分以除去大于450μm的粒子。筛分残余物通常小于0.5％。获得的产物在水中分散而没有结块。最终产物的残余乙二醛含量是685ppm。水合时间是35秒。
实施例5将由100份Tixosil二氧化硅(由Rhodia销售)，55份水，50份75％(质量)强磷酸溶液和10.75份包含40％(质量)乙二醛的溶液组成的混合物的4份与100份瓜耳胶均匀混合。将该混合物放置在环境温度下至少5天和然后筛分以除去大于450μm的粒子。筛分残余物通常小于1％。获得的产物处于分散而没有结块。水合时间是大约28分钟。
实施例6将由100份Tixosil二氧化硅(由Rhodia销售)，55份水，50份75％(质量)强磷酸溶液和16.6份包含40％(质量)乙二醛的溶液组成的混合物的4份与100份黄原胶均匀混合。将该混合物在80℃下加热1小时和然后筛分以除去大于450μm的粒子。筛分残余物通常小于1％。获得的产物处于分散而没有结块。水合时间是大约8分钟。
实施例7将由100份Tixosil二氧化硅(由Rhodia销售)，106.4份水，42.5份75％(质量)强磷酸溶液和20份包含40％(质量)乙二醛的溶液组成的混合物的4份与100份Rheozan(由Rhodia销售)均匀混合。将该混合物在70℃下加热2小时和然后筛分以除去大于450μm的粒子。筛分残余物通常小于0.5％。获得的产物处于分散而没有结块。水合时间是大约45秒。最终产物的残余乙二醛含量是490ppm。
权利要求
1.一种粉状水解胶体组合物的制备方法，该粉状水解胶体组合物容易在含水介质中分散，不形成结块，且它的水合时间是可控制的，其特征在于该方法包括在于如下的步骤●通过使高度吸收性载体粉末与能够在热效应下交联水解胶体粉末的交联剂接触而制备潜在反应性的交联粉末，●混合该潜在反应性交联粉末与水解胶体粉末，●非必要地采用非必要地包括盐的水处理该粉末混合物，●热处理该粉末混合物。
2.一种粉状水解胶体组合物的制备方法，该粉状水解胶体组合物容易在含水介质中分散，不形成结块，且它的水合时间是可控制的，其特征在于该方法包括在于如下的步骤●通过使高度吸收性载体粉末与能够交联水解胶体粉末的交联剂接触而制备潜在反应性的交联粉末，●混合该潜在反应性交联粉末与由半乳甘露聚糖组成的水解胶体粉末，●非必要地采用非必要地包括盐的水处理该粉末混合物。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于载体粉末选自二氧化硅、硅铝酸盐、高岭土、膨润土、粘土、硅藻土、沸石、氧化铝、和沉淀碳酸钙。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于载体粉末包括二氧化硅或硅铝酸盐。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于载体粉末包括粒度为10-15微米(由激光粒度测定法测量)和吸收能力为250-350ml油每克二氧化硅(D.O.P使用邻苯二甲酸二辛酯的油吸收方法ISO787/5)的二氧化硅。
6.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于交联剂包括选自如下的一种或多种醛单醛、二醛、和低分子量聚醛，优选是二醛。
7.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于交联剂是乙二醛。
8.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于交联剂在水溶液中和通过喷洒将交联剂与载体粉末接触。
9.根据权利要求1-7中任一项的方法，其特征在于通过浸渍将交联剂与载体粉末接触。
10.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于在酸，优选无机酸，和/或水存在下，将交联剂与载体粉末接触。
11.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于使用的无机酸选自磷酸、硫酸、和盐酸或其混合物。
12.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于每100份载体粉末提供5-50份40％强乙二醛溶液，0-200份水和0-100份无机酸。
13.根据权利要求1和权利要求3-12中任一项的方法，其特征在于水解胶体粉末包括选自如下的一种或多种水解胶体半乳甘露聚糖如瓜耳胶、角豆树胶、刺云实树胶、纤维素衍生物、淀粉及其衍生物、生物聚合物、特别是黄原胶、和还有琥珀酰聚糖及其衍生物。
14.根据权利要求1和权利要求3-13中任一项的方法，其特征在于水解胶体粉末是黄原胶粉末。
15.根据权利要求1和权利要求3-13中任一项的方法，其特征在于水解胶体粉末是包括黄原胶和瓜耳胶混合物的粉末。
16.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于交联剂的数量相对于处理的水解胶体粉末，小于按重量计2000ppm，和优选为按重量计200-1600ppm。
17.根据权利要求1和权利要求3-16中任一项的方法，其特征在于在30℃-100℃，优选50℃-80℃的温度下加热潜在反应性交联粉末和水解胶体粉末的混合物。
18.根据权利要求1和权利要求3-17中任一项的方法，其特征在于将潜在反应性交联粉末和水解胶体粉末的混合物热处理不大于5小时，优选5分钟-5小时，更优选10分钟-1小时的持续时间。
19.一种作为中间体用于制备粉状水解胶体组合物的潜在反应性交联粉末，该粉状水解胶体组合物容易在含水介质中分散，不形成结块，且它的水合时间是可控制的，该交联粉末包括高度吸收性载体粉末和交联剂，该载体粉末选自二氧化硅、硅铝酸盐、高岭土、膨润土、粘土、硅藻土、沸石、氧化铝、和沉淀碳酸钙，该交联剂包括选自如下的一种或多种醛单醛、二醛、和低分子量聚醛，优选是二醛。
20.一种粉状水解胶体组合物，该粉状水解胶体组合物容易在含水介质中分散，不形成结块，且它的水合时间是可控制的，其特征在于它包括至少一种残余交联剂含量小于1000ppm的交联水解胶体组分，载体粉末和，其中适当的水。
21.根据权利要求20的组合物，其特征在于水解胶体组分包括选自如下的一种或多种水解胶体半乳甘露聚糖如瓜耳胶、角豆树胶、刺云实树胶、纤维素衍生物、淀粉及其衍生物、生物聚合物、特别是黄原胶、和还有琥珀酰聚糖及其衍生物。
22.根据权利要求20或21的组合物，其特征在于水解胶体组分由黄原胶组成。
23.根据权利要求20或21的组合物，其特征在于水解胶体组分由黄原胶和瓜耳胶的混合物组成。
24.根据权利要求20-23中任一项的组合物，其特征在于交联剂包括选自如下的一种或多种醛单醛、二醛、和低分子量聚醛，优选是二醛。
25.根据权利要求20-24中任一项的组合物，其特征在于交联剂是乙二醛。
26.根据权利要求20-25中任一项的组合物，其特征在于载体粉末的比例不大于粉状组合物的20wt％和优选0.5-5wt％。
27.根据权利要求20-26中任一项的组合物，其特征在于载体粉末选自二氧化硅、硅铝酸盐、高岭土、膨润土、粘土、硅藻土、沸石、氧化铝、和沉淀碳酸钙。
28.根据权利要求20-27中任一项的组合物，其特征在于载体粉末包括二氧化硅或硅铝酸盐。
29.根据权利要求20-28中任一项的组合物，其特征在于它包含相对于粉状组合物5-20wt％，优选8-15wt％的水。
30.根据权利要求20-29中任一项的组合物，其特征在于它在至少6个月的贮存中是稳定的。
31.根据权利要求20-30中任一项的组合物，其特征在于它的快速水合时间不大于3分钟，优选从约10秒到不大于2.5分钟。
32.根据权利要求20-30中任一项的组合物，其特征在于它的缓慢水合时间不大于40分钟，优选不大于20分钟。
33.包括高度吸收性载体粉末和交联剂的潜在反应性交联粉末用于制备粉状水解胶体组合物的用途，该载体粉末选自二氧化硅、硅铝酸盐、高岭土、膨润土、粘土、硅藻土、沸石、氧化铝、和沉淀碳酸钙，该交联剂包括选自如下的一种或多种醛单醛、二醛、和低分子量聚醛，该粉状水解胶体组合物容易在含水介质中分散，不形成结块，和它的水合时间是可控制的。
34.权利要求20-32中任一项的粉状水解胶体组合物在化妆品、食品、农用化学品、和药物工业中和在染色、洗涤剂、纸、建筑材料、和钻井流体领域中作为增稠剂或增粘剂、稳定剂、乳化剂、凝胶化剂或粘合剂的用途。
35.权利要求19的潜在反应性交联粉末用于制备权利要求20-32中任一项的水解胶体粉末的用途，其意在于化妆品、食品、农用化学品、和药物工业中和在染色、洗涤剂、纸、建筑材料、和钻井流体领域中作为增稠剂或增粘剂、稳定剂、乳化剂、凝胶化剂或粘合剂。
全文摘要
本发明涉及一种粉状水解胶体组合物的制备方法，该粉状水解胶体组合物在含水介质中显示良好的分散性，不形成结块，且它的水合时间是可控制的，该方法包括如下的步骤通过使高度吸收性载体粉末与能够非必要地在热效应下交联水解胶体粉末的交联剂接触而制备潜在反应性的交联粉末；非必要地通过干燥工艺，使所述粉末与水解胶体粉末混合；非必要地采用非必要地包括盐的水处理该粉末混合物；和非必要地热处理该粉末混合物。本发明也涉及包括至少一种残余交联剂含量小于1000ppm的交联水解胶体组分，载体粉末和非必要的水的所述水解胶体粉末组合物。
文档编号C08L5/14GK1432025SQ01810668
公开日2003年7月23日 申请日期2001年5月11日 优先权日2000年5月15日
发明者F·德尔帕托, K·H·O·蒂芬泰勒 申请人:罗狄亚化学公司