专利名称：两性瓜尔胶及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种两性瓜尔胶及其制备方法和应用。
背景技术：
瓜尔胶是一种豆科植物，为天然的半乳甘露聚糖，主要生长于印度和巴基斯坦干 旱地区，其化学结构的主链为(l，4)-i3_D甘露糖单元，侧链为α-D半乳糖组成，并以(1，6) 键与主链相接。半乳糖在主链上呈无规分布，这种基本呈线性而具有分支的结构决定了瓜 尔胶的特性与那些无分支、不溶于水的葡甘露聚糖有明显的不同。它与纤维素有相似的结 构，决定了它与纤维素有了天然的相亲性。瓜尔胶原粉能溶解在水中，但在水中溶解速度缓慢，水不溶物含量高等缺陷在很 大程度上限制了它的应用，故人们常常利用化学手段改变其理化特性以满足工业生产需 要。瓜尔胶的改性研究是基于不同的应用目的展开的，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，增强纸张的印刷、抗压、耐折和耐磨等性能； 对瓜尔胶进行阳离子化使其具有一定的阳离子电荷，可以用作造纸助留助滤剂、洗发香波、 护理用品、织物护理剂等。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，今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。将两性瓜尔胶用于木浆及各种混配浆的纸张中， 可以改善纸张勻度，提高保留，是一种良好的助留助滤剂。目前两性瓜尔胶的制备方法主要 是连续乙醇处理法，该方法工艺繁杂，固液分离困难，生产效率低，而且产品水溶液储存稳 定性差，室温放置一周即出现分层现象。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺点，提供一种两性瓜尔胶及其制备方法和应用。本发明的方法，包括以下步骤(1)阳离子醚化反应将碱性催化剂与阳离子醚化剂混合均勻后，喷淋到瓜尔胶 粉末上，40 70°C反应3 6小时，冷却至室温，得阳离子醚化基取代度达到0. 2 0. 8的 阳离子瓜尔胶；所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、二乙醇按或三乙醇 胺中的一种以上；所述碱性催化剂与瓜尔胶的重量比为5 10 100 ；所述阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、4-氯-2- 丁烯基三甲基氯化 铵或环氧丙基三甲基氯化铵，优选4-氯-2- 丁烯基三甲基氯化铵；阳离子醚化剂与瓜尔胶的重量比为20 40 100 ；(2)阴离子化反应将复合阴离子溶液喷淋到步骤(1)的产物上，40 70。C反应 2 4小时，然后用酸性中和剂中和pH至6-8，干燥至物料的重量水份含量降至彡10 %，获得产品两性瓜尔胶，其阳离子取代度DS为0. 2 0. 8，阴离子取代度DS为0. 1 0. 6 ；所述复合阴离子为磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、氯氧化磷或三聚磷酸钠中的两种以 上，优选磷酸二氢钠和三聚磷酸钠的混合物；两者重量比为2 3 5 ;3复合阴离子与瓜尔胶的重量比为10-20 100复合阴离子溶液的重量浓度为40 60% ；步骤O)中，所述酸性中和剂为盐酸、硫酸、冰醋酸或磷酸，优选冰醋酸；所述干燥，优选采用气流干燥；采用上述方法制备的两性瓜尔胶，可作为造纸用于造纸中。本发明与现有技术相比具有以下优点1、本发明采用半干法制备，分别通过阳离子化、阴离子化而得到产品，工艺简单， 不需要繁琐的洗涤、抽滤过程，与现有技术溶剂法相比，不需要加入抗凝胶剂和多种催化 剂，无三废，反应条件温和，反应物转化率高，减少了副反应的发生。2、本发明产品在造纸中应用，在改善滤水性能、提高纤维和填料留着的同时，还能 显著的提高纸张的抗张强度，其原因不十分清楚，可能是由于本发明体系中添加特定的阳 离子基团和阴离子基团在纸浆中产生协同作用而造成的。3、本发明的产品是造纸行业是一种良好的助留助滤剂。以下实施例以充分阐明本发明，在实施例中，份数和百分比均是以干重计。
具体实施例方式实施例1取瓜尔胶原粉200份，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵80份，并用氢氧化钠10份混 合均勻后，与瓜尔胶均勻掺和，搅拌下升温到70°C，并在此温度下保温3个小时，冷却至室 温，测得阳离子醚化剂取代度为0. 79 ；将磷酸二氢钠10份与三聚磷酸钠15份溶解在25份水中，而后喷淋在上述制得的 阳离子瓜尔胶上，升温至40°C，并在此温度下保温4个小时，冷却至室温，用盐酸中和至pH 为6. 0，气流干燥，将水份降至9. 5%，测得阴离子取代度DS为0. 1。实施例2取瓜尔胶原粉200份，4-氯-2- 丁烯基三甲基氯化铵40份，并用氢氧化钠20份混 合均勻后，与瓜尔胶均勻掺和，搅拌下升温到40°C，并在此温度下保温6个小时，冷却至室 温，测得阳离子醚化剂取代度为0. 22 ；将磷酸氢二钠25份与氧氯化磷15份溶解在50份水中，而后喷淋在上述制得的 阳离子瓜尔胶上并混合均勻后，升温至70°C，并在此温度下保温2个小时，冷却至室温，用 冰醋酸中和剂中和PH值至7. 0 ；用气流干燥法将水份降至7. 0%，测得阴离子取代度DS为 0. 58。实施例3取瓜尔胶原粉200份，环氧丙基三甲基氯化铵60份，并用氢氧化钠16份混合均勻 后，与瓜尔胶均勻掺和，搅拌下升温到60°C，并在此温度下保温4个小时，冷却至室温，测得 阳离子醚化剂取代度为0. 56 ；
将磷酸氢二钠15份与磷酸氢二钠15份溶解在20份水中，而后喷淋在上述制得的 阳离子瓜尔胶上并混合均勻后，升温至60°C，并在此温度下保温3个小时，冷却至室温，用 盐酸中和PH值至7. 8 ；用气流干燥法将水份降至8. 0%，测得阴离子取代度DS为0. 35。实施例4本发明的产品在混配浆中的应用，与空白样对比，通常可以使叩解度降低20 30%，细小纤维和填料保留率提高30-50%，同时使纸的白度、平滑度、物理强度、印刷适 性得到改善，与专利CN101514233A产品对比，在使用同样量的情况下，可以使叩解度下降 5-15%，细小纤维和填料保留率提高10-20% .试验条件废纸浆木浆=80 20添料滑石粉滤水性能测试纸浆滤水性能测定GB/T18402-2001助留效果测定纸张和纸板试验，纸张和纸板灰分含量测定方法，NFQ03-047-1971在混配浆中(实验室手工抄片数据)
权利要求
1.两性瓜尔胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)将碱性催化剂与阳离子醚化剂混合后，喷淋到瓜尔胶粉末上，反应，得阳离子瓜尔胶；(2)将复合阴离子溶液喷淋到步骤(1)的产物上，反应，然后用酸性中和剂中和PH至 6-8，干燥，获得产品两性瓜尔胶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，40 70°C反应3 6小时， 步骤O)中，40 70°C反应2 4小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、 氢氧化镁、氢氧化钙、二乙醇按或三乙醇胺中的一种以上。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，碱性催化剂与瓜尔胶的重量比为5 10 100。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三 甲基氯化铵、4-氯-2- 丁烯基三甲基氯化铵或环氧丙基三甲基氯化铵，阳离子醚化剂与瓜 尔胶的重量比为20 40 100。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合阴离子为磷酸氢二钠、磷酸二氢 钠、氯氧化磷或三聚磷酸钠中的两种以上。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，两种阴离子重量比为2 3 5 3，复 合阴离子与瓜尔胶的的重量比为10-20 100。
8.根据权利要求1 7任一项所述的方法，其特征在于，所述酸性中和剂为盐酸、硫酸、 冰醋酸或磷酸。
9.根据权利要求1 8任一项所述的方法制备的两性瓜尔胶。
10.根据权利要求9所述的两性瓜尔胶的应用，其特征在于，用作纸张助留助滤剂。
全文摘要
本发明涉及一种两性瓜尔胶的制备方法。制备方法如下(1)将碱性催化剂与阳离子醚化剂混合后，喷淋到瓜尔胶粉末上反应；(2)将复合阴离子溶液喷淋到步骤(1)的产物上，反应，然后用酸性中和剂中和pH至6-8，干燥，获得产品两性瓜尔胶。本发明制备的两性瓜尔胶，取代度高，粘度稳定性好，透明度高，用于造纸具有良好的助留助滤效果。
文档编号D21H21/10GK102115503SQ2010106191
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者施晓旦, 李改霞 申请人:上海东升新材料有限公司