瓜尔胶是一种天然的半乳甘露聚糖胶，从产于 印度、巴基斯坦等地的瓜尔豆种子的胚乳中提取得 到。

瓜尔胶虽然具有很好的水溶性和增稠性，但是 往往具有下述缺点:不能快速溶胀和水合，合成工艺溶解速度 慢;增稠能力差，水不溶物含量高。这些缺点使瓜尔 胶的应用受到很大限制，需要通过化学改性方法改变其理化特性，使其可广泛应用。瓜尔胶的每个单 糖平均有三个活性羟基，在一定条件下，这三个活 性羟基可发生醚化、酯化或氧化反应，制备成各种 醚、酯衍生物和氧化物

目前工业上应用最广泛的改性瓜尔胶是羟丙基 瓜尔胶，国内外厂家都是按照如下工艺流程进行生 产：

胚乳片水合-*粉碎原粉—改性—洗漆干 燥—粉碎—筛分〜均质得成品，从中可以看出，改性 反应是针对胶粉进行的，首先将胚乳片通过水合、粉 碎加工成胶粉，然后在乙醇溶液中进行改性反应，最 后再次进行粉碎加工，得到羟丙基瓜尔胶成品。这 种工艺属于两步溶媒法，首先将胚乳片通过物理改 性加工成胶粉，然后进行化学改性。这两步改性中 都有水合和粉碎这两个过程，相同的加工过程重复 两次，导致加工成本提髙。本文采用的工艺属于一 步溶媒法，将胚乳片的化学改性反应与物理改性的 水合浸润同时完成，通过一次加工得到的成品就是 羟丙基瓜尔胶。具体的工艺流程如下：

胚乳片—改性—洗涤-粗碎〜粉碎—筛分—均 质得成品。 ^

1实验

l.i主要材料

胚乳片是印度进口，氢氧化钠、环氧丙烷、浓盐 酸、乙醇均为工业一级品，水为软化水。

1.2合成

向反应釜中依次加人胚乳片、氢氧化钠溶液，密 封反应釜，开启搅拌完成碱化反应，然后加人环氧丙 烷和乙醇溶液进行醚化反应，最后加人盐酸中和未 反应的氢氧化钠。合成反应结束后，胚乳片经乙醇 溶液洗涤，加工得到羟丙基瓜尔胶。

1.3性能评价

表观黏度与水不溶物的测定按石油天然气行业 标准 SY/T5764 - 1995 执行。

2结果与讨论

在研究各个因素对性能影响时，以该项因素为 变量,其他因素保持不变。

2.1乙醇溶液质量分数

表1的结果表明，乙醇溶液质量分数以75%比 较合适，醚化反应能够顺利进行，水不溶物和表观黏 度都比较理想。

表1乙酵溶液质量分数对产品性能的影响•

Table 1Influence ofmass fraction of ethanol solution on product performance

乙醇溶液水不溶物表观黏度. 反应现象

质置分数/%/%/(mPa-s)

10025 - 3050-60胚乳片中的水分完全被乙醇吸收，使胚乳片恢复到原来水合前坚硬的状态，导致 醚化反应无法进行。

751〜3130-140胚乳片保持水合后的胀大而富有弹性的状态，醚化反应顺利进行。5

501~3100〜110胚乳片膨胀过度,一*部分胶质溶解到溶液中，使溶液变黏稱，给醚化反应带来一定 困难。

25卜380 〜90胚乳片极度膨胀，大部分胶质溶解到溶液中，使溶液变得极度黏稠，给醚化反应带 来巨大困难。

 

2.2氢氣化钠用量

表2的结果表明，氢氧化钠与胚乳片质量比以 0.4:1比较合适。氢氧化钠用量过少，催化作用弱， 环氧丙烷不能充分参与反应，产品水不溶物髙；氢氧 化钠用量过多，加剧其对瓜尔胶的降解破坏作用，使 产品表观黏度降低。

表2氢氧化钠用量对产品性能的影响

Table 2 Influence of sodium hydroxide mass ratio on product performance

氢氧化钠与胚乳片质量比水不溶物/%表观黏度/(mPa-s)

0,2:110 〜12130-140

、0.3:16〜8130-140

0.4:1卜3130~140

0.5:1卜3100-110

2.3环氧丙烷用量

表3的结果表明，环氧丙烷与胚乳片质量比以 0.9:1比较合适。环氧丙烷用量过少，羟丙基取代 度小，产品水不溶物髙;反之环氧丙烷用量过多也没 有意义，水不溶物不会继续降低。

表3环氣丙烷用量对产品性能的彩响

Table 3 Influence of propylene oxide mass *ratio on product performance

环氡丙烷与胚乳片质量比水不溶物/%表观黏度/(mPa*s)

0.7:112 〜14130〜140

0.8:18~10130-140

0.9:1卜3130-140

1.0:1卜3130〜140

2.4反应温度

表4的结果表明，反应温度以80〜85T：比较合 适。反应温度过低，环氧丙烷与胚乳片的醚化反应 不能充分进行，使羟丙基取代度低，导致产品水不溶 物高；反应温度过高，加剧氢氧化钠对瓜尔胶的降解 破坏作用，使产品¥观黏度降低。

表4反应温度对产品性能的影响

Table 4 Influence of reaction temperature on product performance

反应温度 /C水不溶物 /%表观黏度

/(mPa.s)环氣丙烷 反应程度

75-806-8130〜140未完全反应

80 - 85卜3130-140完全反应

85-901-2100〜110过度反应

的情况下，水不溶物大幅下降86% ~90%，水溶性 得到明显改善。

'表6技术指标的比较

Table 6Comparison of the technical indexes

名称水不溶物/%表观黏度/(mPa-s)

瓜尔胶原粉15-20130〜140

羟丙基瓜尔胶1~3130〜140

 

2.S反应时间

表5的结果表明，反应时间以240~270min比 较合适。反应时间过短，羟丙基取代度小，产品水不 溶物高；反应时间过长,加剧氢氧化钠对瓜尔胶的降 解破坏作用，使产品表观黏度降低。•

表5反应时间对产品性能的影响

Table 5 Influence of reaction time on product performance

反应时间/min水不溶物/%表观黏度/(mPa-s)

210-2406〜8130-140

240 --2701-3130 — 140

270--3001〜2110〜120

2.6性能

表6的结果表明，采用一步溶媒法工艺合成的 羟丙基瓜尔胶，在表观黏度与瓜尔胶原粉保持一致

3结论

一步溶媒法工艺条件为：乙醇溶液质量分数为 75%，氢氧化钠、环氧丙烷与胚乳片质量比分别为 0.4:1和0.9:1，反应温度80~851[：，反应时间240 ~270min。合成的羟丙基瓜尔胶，水不溶物为1% ~3%,表观黏度为130~140 mPa_s,在表观黏度与 瓜尔胶原粉保持一致的情况下，水不溶物大幅下降 88%,水溶性得到明显改善。

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