專利名稱：兩性瓜爾膠及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩性瓜爾膠及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
瓜爾膠是一種豆科植物，為天然的半乳甘露聚糖，主要生長于印度和巴基斯坦干 旱地區(qū)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)的主鏈為(l，4)-i3_D甘露糖單元，側(cè)鏈為α-D半乳糖組成，并以(1，6) 鍵與主鏈相接。半乳糖在主鏈上呈無規(guī)分布，這種基本呈線性而具有分支的結(jié)構(gòu)決定了瓜 爾膠的特性與那些無分支、不溶于水的葡甘露聚糖有明顯的不同。它與纖維素有相似的結(jié) 構(gòu)，決定了它與纖維素有了天然的相親性。瓜爾膠原粉能溶解在水中，但在水中溶解速度緩慢，水不溶物含量高等缺陷在很 大程度上限制了它的應(yīng)用，故人們常常利用化學(xué)手段改變其理化特性以滿足工業(yè)生產(chǎn)需 要。瓜爾膠的改性研究是基于不同的應(yīng)用目的展開的，例如對瓜爾膠原粉進(jìn)行陰離子化使 其具有一定的陰離子電荷，可以用作造紙助劑，增強(qiáng)紙張的印刷、抗壓、耐折和耐磨等性能； 對瓜爾膠進(jìn)行陽離子化使其具有一定的陽離子電荷，可以用作造紙助留助濾劑、洗發(fā)香波、 護(hù)理用品、織物護(hù)理劑等。隨著對瓜爾膠化學(xué)改性的不斷深入研究，兩性瓜爾膠以其獨(dú)特 的結(jié)構(gòu)，今年來引起了世界各國的廣泛關(guān)注，其應(yīng)用范圍十分廣泛，包括食品、炸藥、油田化 學(xué)、農(nóng)業(yè)化學(xué)、造紙化學(xué)和個(gè)人護(hù)理品等。將兩性瓜爾膠用于木漿及各種混配漿的紙張中， 可以改善紙張勻度，提高保留，是一種良好的助留助濾劑。目前兩性瓜爾膠的制備方法主要 是連續(xù)乙醇處理法，該方法工藝繁雜，固液分離困難，生產(chǎn)效率低，而且產(chǎn)品水溶液儲存穩(wěn) 定性差，室溫放置一周即出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種兩性瓜爾膠及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的方法，包括以下步驟(1)陽離子醚化反應(yīng)將堿性催化劑與陽離子醚化劑混合均勻后，噴淋到瓜爾膠 粉末上，40 70°C反應(yīng)3 6小時(shí)，冷卻至室溫，得陽離子醚化基取代度達(dá)到0. 2 0. 8的 陽離子瓜爾膠；所述堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化鈣、二乙醇按或三乙醇 胺中的一種以上；所述堿性催化劑與瓜爾膠的重量比為5 10 100 ；所述陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、4-氯-2- 丁烯基三甲基氯化 銨或環(huán)氧丙基三甲基氯化銨，優(yōu)選4-氯-2- 丁烯基三甲基氯化銨；陽離子醚化劑與瓜爾膠的重量比為20 40 100 ；(2)陰離子化反應(yīng)將復(fù)合陰離子溶液噴淋到步驟(1)的產(chǎn)物上，40 70。C反應(yīng) 2 4小時(shí)，然后用酸性中和劑中和pH至6-8，干燥至物料的重量水份含量降至彡10 %，獲得產(chǎn)品兩性瓜爾膠，其陽離子取代度DS為0. 2 0. 8，陰離子取代度DS為0. 1 0. 6 ；所述復(fù)合陰離子為磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、氯氧化磷或三聚磷酸鈉中的兩種以 上，優(yōu)選磷酸二氫鈉和三聚磷酸鈉的混合物；兩者重量比為2 3 5 ;3復(fù)合陰離子與瓜爾膠的重量比為10-20 100復(fù)合陰離子溶液的重量濃度為40 60% ；步驟O)中，所述酸性中和劑為鹽酸、硫酸、冰醋酸或磷酸，優(yōu)選冰醋酸；所述干燥，優(yōu)選采用氣流干燥；采用上述方法制備的兩性瓜爾膠，可作為造紙用于造紙中。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明采用半干法制備，分別通過陽離子化、陰離子化而得到產(chǎn)品，工藝簡單， 不需要繁瑣的洗滌、抽濾過程，與現(xiàn)有技術(shù)溶劑法相比，不需要加入抗凝膠劑和多種催化 劑，無三廢，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率高，減少了副反應(yīng)的發(fā)生。2、本發(fā)明產(chǎn)品在造紙中應(yīng)用，在改善濾水性能、提高纖維和填料留著的同時(shí)，還能 顯著的提高紙張的抗張強(qiáng)度，其原因不十分清楚，可能是由于本發(fā)明體系中添加特定的陽 離子基團(tuán)和陰離子基團(tuán)在紙漿中產(chǎn)生協(xié)同作用而造成的。3、本發(fā)明的產(chǎn)品是造紙行業(yè)是一種良好的助留助濾劑。以下實(shí)施例以充分闡明本發(fā)明，在實(shí)施例中，份數(shù)和百分比均是以干重計(jì)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1取瓜爾膠原粉200份，3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨80份，并用氫氧化鈉10份混 合均勻后，與瓜爾膠均勻摻和，攪拌下升溫到70°C，并在此溫度下保溫3個(gè)小時(shí)，冷卻至室 溫，測得陽離子醚化劑取代度為0. 79 ；將磷酸二氫鈉10份與三聚磷酸鈉15份溶解在25份水中，而后噴淋在上述制得的 陽離子瓜爾膠上，升溫至40°C，并在此溫度下保溫4個(gè)小時(shí)，冷卻至室溫，用鹽酸中和至pH 為6. 0，氣流干燥，將水份降至9. 5%，測得陰離子取代度DS為0. 1。實(shí)施例2取瓜爾膠原粉200份，4-氯-2- 丁烯基三甲基氯化銨40份，并用氫氧化鈉20份混 合均勻后，與瓜爾膠均勻摻和，攪拌下升溫到40°C，并在此溫度下保溫6個(gè)小時(shí)，冷卻至室 溫，測得陽離子醚化劑取代度為0. 22 ；將磷酸氫二鈉25份與氧氯化磷15份溶解在50份水中，而后噴淋在上述制得的 陽離子瓜爾膠上并混合均勻后，升溫至70°C，并在此溫度下保溫2個(gè)小時(shí)，冷卻至室溫，用 冰醋酸中和劑中和PH值至7. 0 ；用氣流干燥法將水份降至7. 0%，測得陰離子取代度DS為 0. 58。實(shí)施例3取瓜爾膠原粉200份，環(huán)氧丙基三甲基氯化銨60份，并用氫氧化鈉16份混合均勻 后，與瓜爾膠均勻摻和，攪拌下升溫到60°C，并在此溫度下保溫4個(gè)小時(shí)，冷卻至室溫，測得 陽離子醚化劑取代度為0. 56 ；
將磷酸氫二鈉15份與磷酸氫二鈉15份溶解在20份水中，而后噴淋在上述制得的 陽離子瓜爾膠上并混合均勻后，升溫至60°C，并在此溫度下保溫3個(gè)小時(shí)，冷卻至室溫，用 鹽酸中和PH值至7. 8 ；用氣流干燥法將水份降至8. 0%，測得陰離子取代度DS為0. 35。實(shí)施例4本發(fā)明的產(chǎn)品在混配漿中的應(yīng)用，與空白樣對比，通?？梢允惯到舛冉档?0 30%，細(xì)小纖維和填料保留率提高30-50%，同時(shí)使紙的白度、平滑度、物理強(qiáng)度、印刷適 性得到改善，與專利CN101514233A產(chǎn)品對比，在使用同樣量的情況下，可以使叩解度下降 5-15%，細(xì)小纖維和填料保留率提高10-20% .試驗(yàn)條件廢紙漿木漿=80 20添料滑石粉濾水性能測試紙漿濾水性能測定GB/T18402-2001助留效果測定紙張和紙板試驗(yàn)，紙張和紙板灰分含量測定方法，NFQ03-047-1971在混配漿中(實(shí)驗(yàn)室手工抄片數(shù)據(jù))
權(quán)利要求
1.兩性瓜爾膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將堿性催化劑與陽離子醚化劑混合后，噴淋到瓜爾膠粉末上，反應(yīng)，得陽離子瓜爾膠；(2)將復(fù)合陰離子溶液噴淋到步驟(1)的產(chǎn)物上，反應(yīng)，然后用酸性中和劑中和PH至 6-8，干燥，獲得產(chǎn)品兩性瓜爾膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，40 70°C反應(yīng)3 6小時(shí)， 步驟O)中，40 70°C反應(yīng)2 4小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、 氫氧化鎂、氫氧化鈣、二乙醇按或三乙醇胺中的一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，堿性催化劑與瓜爾膠的重量比為5 10 100。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三 甲基氯化銨、4-氯-2- 丁烯基三甲基氯化銨或環(huán)氧丙基三甲基氯化銨，陽離子醚化劑與瓜 爾膠的重量比為20 40 100。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合陰離子為磷酸氫二鈉、磷酸二氫 鈉、氯氧化磷或三聚磷酸鈉中的兩種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，兩種陰離子重量比為2 3 5 3，復(fù) 合陰離子與瓜爾膠的的重量比為10-20 100。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述酸性中和劑為鹽酸、硫酸、 冰醋酸或磷酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述的方法制備的兩性瓜爾膠。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的兩性瓜爾膠的應(yīng)用，其特征在于，用作紙張助留助濾劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兩性瓜爾膠的制備方法。制備方法如下(1)將堿性催化劑與陽離子醚化劑混合后，噴淋到瓜爾膠粉末上反應(yīng)；(2)將復(fù)合陰離子溶液噴淋到步驟(1)的產(chǎn)物上，反應(yīng)，然后用酸性中和劑中和pH至6-8，干燥，獲得產(chǎn)品兩性瓜爾膠。本發(fā)明制備的兩性瓜爾膠，取代度高，粘度穩(wěn)定性好，透明度高，用于造紙具有良好的助留助濾效果。
文檔編號D21H21/10GK102115503SQ2010106191
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者施曉旦, 李改霞 申請人:上海東升新材料有限公司