專利名稱：兩性瓜爾膠及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種兩性瓜爾膠及其制備方法和應用。
背景技術：
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)，其化學結構的主鏈為(l，4)-i3_D甘露糖單元，側鏈為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構決定了瓜 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 構，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用，故人們常常利用化學手段改變其理化特性以滿足工業(yè)生產需 要。瓜爾膠的改性研究是基于不同的應用目的展開的，例如對瓜爾膠原粉進行陰離子化使 其具有一定的陰離子電荷，可以用作造紙助劑，增強紙張的印刷、抗壓、耐折和耐磨等性能； 對瓜爾膠進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、 護理用品、織物護理劑等。隨著對瓜爾膠化學改性的不斷深入研究，兩性瓜爾膠以其獨特 的結構，今年來引起了世界各國的廣泛關注，其應用范圍十分廣泛，包括食品、炸藥、油田化 學、農業(yè)化學、造紙化學和個人護理品等。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，生產效率低，而且產品水溶液儲存穩(wěn) 定性差，室溫放置一周即出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術存在的缺點，提供一種兩性瓜爾膠及其制備方法和應用。本發(fā)明的方法，包括以下步驟(1)陽離子醚化反應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3 6小時，冷卻至室溫，得陽離子醚化基取代度達到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)陰離子化反應將復合陰離子溶液噴淋到步驟(1)的產物上，40 70。C反應 2 4小時，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復合陰離子與瓜爾膠的重量比為10-20 100復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)有技術相比具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明采用半干法制備，分別通過陽離子化、陰離子化而得到產品，工藝簡單， 不需要繁瑣的洗滌、抽濾過程，與現(xiàn)有技術溶劑法相比，不需要加入抗凝膠劑和多種催化 劑，無三廢，反應條件溫和，反應物轉化率高，減少了副反應的發(fā)生。2、本發(fā)明產品在造紙中應用，在改善濾水性能、提高纖維和填料留著的同時，還能 顯著的提高紙張的抗張強度，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 離子基團和陰離子基團在紙漿中產生協(xié)同作用而造成的。3、本發(fā)明的產品是造紙行業(yè)是一種良好的助留助濾劑。以下實施例以充分闡明本發(fā)明，在實施例中，份數(shù)和百分比均是以干重計。
具體實施例方式實施例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個小時，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個小時，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個小時，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個小時，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個小時，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個小時，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。實施例4本發(fā)明的產品在混配漿中的應用，與空白樣對比，通?？梢允惯到舛冉档?0 30%，細小纖維和填料保留率提高30-50%，同時使紙的白度、平滑度、物理強度、印刷適 性得到改善，與專利CN101514233A產品對比，在使用同樣量的情況下，可以使叩解度下降 5-15%，細小纖維和填料保留率提高10-20% .試驗條件廢紙漿木漿=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，紙張和紙板灰分含量測定方法，NFQ03-047-1971在混配漿中(實驗室手工抄片數(shù)據(jù))
權利要求
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，得陽離子瓜爾膠；(2)將復合陰離子溶液噴淋到步驟(1)的產物上，反應，然后用酸性中和劑中和PH至 6-8，干燥，獲得產品兩性瓜爾膠。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，40 70°C反應3 6小時， 步驟O)中，40 70°C反應2 4小時。
3.根據(jù)權利要求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)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述復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 合陰離子與瓜爾膠的的重量比為10-20 100。
8.根據(jù)權利要求1 7任一項所述的方法，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)權利要求1 8任一項所述的方法制備的兩性瓜爾膠。
10.根據(jù)權利要求9所述的兩性瓜爾膠的應用，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；(2)將復合陰離子溶液噴淋到步驟(1)的產物上，反應，然后用酸性中和劑中和pH至6-8，干燥，獲得產品兩性瓜爾膠。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