微波辅助阳离子瓜尔胶的合成研究，以瓜尔胶为原料,3-氣-2-羟丙基〒甲基氣化铵为醚化剂，氢氧化钠为催化剂，异丙醉作为溶剂，利用微波辅助合成了阳离子瓜尔胶。结果表明,在瓜尔胶醚化过程中使用微波辅助，反应时间是传统阳离子瓜尔胶合成方法 的1/6,提高f反应效率„最佳反成条件为：溶剂选用85%异丙醇，微波功率300 W,微波辐射时间为30 min,反应 温度40醚化剂与瓜尔胶的物质的量比为0.25,碱与瓜尔胶的物质的量比为0.20。产物水溶性很好，可与表面活性剂复配。
瓜尔胶是从瓜尔豆中提取的一种天然多糖，是 水溶性最好的天然高分子之一。微波辅助阳离子瓜尔胶的合成研究，它以（14)-j8-D-甘 露糖为主链,侧链由a-D-半乳糖以（1名）键与主链 相连[1]，其独特的结构决定了其易于被化学改性, 从而促使其有广泛的用途12]。
阳离子瓜尔胶广泛应用于个人护理品中，是目 前洗护发产品中最常使用的调理剂，它的主要作用 是抗静电，增加头发梳理性[3)，与表面活性剂和硅 油乳液等配伍，可增加头发上残留硅油等，使头发顺 滑，其用作头发及皮肤的调理剂，适用于洗发香波和 护发素等。
微波能使化学反应均匀、高效的进行，可以选择 性的活化基团促使其反应W。本文研究了在微波 反应器辅助下瓜尔胶醚化的合成条件，并对合成的 产物进行了表征，考察了其水溶性及粘度等性质。
1实验部分 1.1试剂与仪器
瓜尔胶（食品级，印度进口）；3-氯-2-羟丙基5 甲基氯化铵(69%水溶液，陶氏化学）；氢氧化钠、异 丙醇均为分析纯。
UDE400型探头超声波分散仪；XH-100A微波 催化合成萃取仪;KDN^04A凯氏定氮仪;FTLA2000 型傅里叶红外光谱仪；Brukerav 400型核磁共振波 谱仪;DNJ-5S数字旋转粘度仪。
1.2阳离子瓜尔胶的合成
瓜尔胶与醚化剂反应通常使用Willamasen合 成法，反应方程式如下^ :
Guar-OH + NaOH► Guar-ONa + H20
Guar - ONa + C1_CH「CH—CH2N+(CHs)5Cr ——► OH
Guar—O—CH2-CH-CH2N+(CHS)3C1•十 NaCl OH
将10 g瓜尔胶原料利用探头超声波分散到 85%的异丙醇溶液中，微波5 min后加入1/2的 NaOH溶液活化，微波25 min后加入醚化剂开始反 应，反应一半时，加入l/2MaOH溶液。反应结束后， 将产物中和、洗涤、过滤、干燥后，得到淡黄色粉末状 固体。
1.3氮量的测定
产物经消化后，利用凯氏定氮仪测定其中含氮 量。
N = (V-F0)xCxl4xl〇-!xi〇〇%
m
其中y—消耗HC1体积，mL;
V〇——空白实验时消耗HC1的体积,mL;
C——HC1摩尔浓度，0• 1 mol/mL;
m试样质量,g。
2结果与讨论
2.1微波辐射合成阳离子瓜尔胶的条件研究[4] 2.1.1反应温度对产物含氮量的影响产物含氮 量与反应温度的关系，见图1。
由图1可知，反应温度为40 t时,含氮量最高， 这主要是因为在反应温度较低时，微波辅助阳离子瓜尔胶的合成研究，微波辐射不能提 供反应所需的能量，随着温度的升高,固液两相分子 之间碰撞频率提高,有利于反应的进行;但当反应温 度继续升高时,可能产生醚化剂水解以及聚糖分解 等副反应，导致产物含氮量下降。
2.1.2醚化剂用量对产物含氮量的影响醚化剂 和瓜尔胶摩尔比与产物含氮量的关系，见图2。
由图2可知，/i(醚化剂）：/!(瓜尔胶）=0.25 时，产物含氮量最高，为1.239%，这表明，在醚化剂 用量低时，醚化度不够，含氮量水平较低；当醚化剂 过多时，剩余的醚化剂可能使体系产生副反应，含氮 量下降。
2.1.3反应时间对产物含氮量的影响产物含氮 量与反应时间的关系，见图3。
1.3
0.51.01,52.02.5
反应时间/h
图3产物含氮量与反应时间的关系 Fig. 3 The N content with different reaction times
由图3可知，随着微波辐射时间的增加，产物含 氮量先增后减。这是由于反应时间短，反应不够充 分，醚化率低;达到最佳反应时间时，含氮量最高，由 于微波的能量较强，反应效率较普通条件下反应髙， 继续反应，时间太长，会导致氮的损失和产率的下 降。
2.1.4碱与原料瓜尔胶摩尔比对产物含氮量的影 响碱与瓜尔胶摩尔比和产物含氮量的关系，见图 4〇
0.140.180.220.260.30
碱与瓜尔胶的縻尔比
图4产物含氮量与碱和瓜尔胶的配比关系 Fig. 4 The relationship between the N content and the molar ratio of NaOH to guar gum
由图4可知，随着NaOH用量增加，产物含氮量 迅速上升，n(Na〇H):/i(瓜尔胶）=0.20时,含氮量 最高;但继续增加NaOH的用量，产物含氮量下降。 因为喊可以与瓜尔胶上羟基形成负离子易发生亲核 取代，但过多的碱使副反应和阳离子瓜尔胶去醚化 作用加强，加速阳离子瓜尔胶产物以及醚化剂中环 氧基和季铵基的分解。
2.1.5微波辐射功率对产物含氮量的影响在其为葡萄糖单元C2上羟基取代后C1的H位移;3. 2
它条件不变的情况下，微波功率对产物含氮量的影处的尖锐单峰为季铵基团上的甲基氢，进一步证明
产物实现了季铵化
响见图5
3 5微波辐射功率对产物含氮量的影响图7产物1 HNMR谱图
Effect of the power of microwave on the N contentFig. 7 The 1H NMR spectra of cationic guar gum products
4 0003 0002 0001 0000
•波数/cnT*
图6产物与罗地亚产品红外对比图 Fig. 6 The IR spectra of cationic guar gum products and Rhodia products
由图6可知，产物红外谱图与罗地亚阳离子瓜 尔胶产品红外谱图基本一致。其中3 421.5 cnT1处 为羟基峰,2 916.2 Cmd处为次甲基伸缩振动吸收 峰，1 647. 1 cirT1处为C—N弯曲振动吸收峰， 1 419.5 cm—1处为季铵基团特征吸收峰，1 016 cm—1 处为C一0-C醚的特征吸收峰。表明原料在实验 条件下实现季铵化[7]。
2.2.2核磁图谱图7为阳离子瓜尔胶产物的 4 NMR谱图（D20为溶剂），微波辅助阳离子瓜尔胶的合成研究，其中3.5 ~4. 3之间为 瓜尔胶链上以及取代基团上的H位移;4. 7处尖峰
3结论
利用微波辅助合成阳离子瓜尔胶，反应时间大 幅度缩减，比传统的合成方法效率更高，最佳反应条 件为:溶剂选用85%异丙醇，微波功率300 W,微波 辐射时间为30 min，反应温度40醚化剂与瓜尔胶的物质的量比为0.25,碱与瓜尔胶的物质的量比 为 0.20。
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