瓜爾膠是一種天然的半乳甘露聚糖膠，從產(chǎn)于 印度、巴基斯坦等地的瓜爾豆種子的胚乳中提取得 到。
瓜爾膠雖然具有很好的水溶性和增稠性，但是 往往具有下述缺點(diǎn):不能快速溶脹和水合，合成工藝溶解速度 慢;增稠能力差，水不溶物含量高。這些缺點(diǎn)使瓜爾 膠的應(yīng)用受到很大限制，需要通過(guò)化學(xué)改性方法改變其理化特性，使其可廣泛應(yīng)用。瓜爾膠的每個(gè)單 糖平均有三個(gè)活性羥基，在一定條件下，這三個(gè)活 性羥基可發(fā)生醚化、酯化或氧化反應(yīng)，制備成各種 醚、酯衍生物和氧化物
目前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的改性瓜爾膠是羥丙基 瓜爾膠，國(guó)內(nèi)外廠家都是按照如下工藝流程進(jìn)行生 產(chǎn)：
胚乳片水合-*粉碎原粉—改性—洗漆干 燥—粉碎—篩分?均質(zhì)得成品，從中可以看出，改性 反應(yīng)是針對(duì)膠粉進(jìn)行的，首先將胚乳片通過(guò)水合、粉 碎加工成膠粉，然后在乙醇溶液中進(jìn)行改性反應(yīng)，最 后再次進(jìn)行粉碎加工，得到羥丙基瓜爾膠成品。這 種工藝屬于兩步溶媒法，首先將胚乳片通過(guò)物理改 性加工成膠粉，然后進(jìn)行化學(xué)改性。這兩步改性中 都有水合和粉碎這兩個(gè)過(guò)程，相同的加工過(guò)程重復(fù) 兩次，導(dǎo)致加工成本提髙。本文采用的工藝屬于一 步溶媒法，將胚乳片的化學(xué)改性反應(yīng)與物理改性的 水合浸潤(rùn)同時(shí)完成，通過(guò)一次加工得到的成品就是 羥丙基瓜爾膠。具體的工藝流程如下：
胚乳片—改性—洗滌-粗碎?粉碎—篩分—均 質(zhì)得成品。 ^
1實(shí)驗(yàn)
l.i主要材料
胚乳片是印度進(jìn)口，氫氧化鈉、環(huán)氧丙烷、濃鹽 酸、乙醇均為工業(yè)一級(jí)品，水為軟化水。
1.2合成
向反應(yīng)釜中依次加人胚乳片、氫氧化鈉溶液，密 封反應(yīng)釜，開(kāi)啟攪拌完成堿化反應(yīng)，然后加人環(huán)氧丙 烷和乙醇溶液進(jìn)行醚化反應(yīng)，最后加人鹽酸中和未 反應(yīng)的氫氧化鈉。合成反應(yīng)結(jié)束后，胚乳片經(jīng)乙醇 溶液洗滌，加工得到羥丙基瓜爾膠。
1.3性能評(píng)價(jià)
表觀黏度與水不溶物的測(cè)定按石油天然氣行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn) SY/T5764 - 1995 執(zhí)行。
2結(jié)果與討論
在研究各個(gè)因素對(duì)性能影響時(shí)，以該項(xiàng)因素為 變量,其他因素保持不變。
2.1乙醇溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)
表1的結(jié)果表明，乙醇溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)以75%比 較合適，醚化反應(yīng)能夠順利進(jìn)行，水不溶物和表觀黏 度都比較理想。
表1乙酵溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)產(chǎn)品性能的影響•
Table 1Influence ofmass fraction of ethanol solution on product performance
乙醇溶液水不溶物表觀黏度. 反應(yīng)現(xiàn)象
質(zhì)置分?jǐn)?shù)/%/%/(mPa-s)
10025 - 3050-60胚乳片中的水分完全被乙醇吸收，使胚乳片恢復(fù)到原來(lái)水合前堅(jiān)硬的狀態(tài)，導(dǎo)致 醚化反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行。
751?3130-140胚乳片保持水合后的脹大而富有彈性的狀態(tài)，醚化反應(yīng)順利進(jìn)行。5
501~3100?110胚乳片膨脹過(guò)度,一*部分膠質(zhì)溶解到溶液中，使溶液變黏稱(chēng)，給醚化反應(yīng)帶來(lái)一定 困難。
25卜380 ?90胚乳片極度膨脹，大部分膠質(zhì)溶解到溶液中，使溶液變得極度黏稠，給醚化反應(yīng)帶 來(lái)巨大困難。
2.2氫氣化鈉用量
表2的結(jié)果表明，氫氧化鈉與胚乳片質(zhì)量比以 0.4:1比較合適。氫氧化鈉用量過(guò)少，催化作用弱， 環(huán)氧丙烷不能充分參與反應(yīng)，產(chǎn)品水不溶物髙；氫氧 化鈉用量過(guò)多，加劇其對(duì)瓜爾膠的降解破壞作用，使 產(chǎn)品表觀黏度降低。
表2氫氧化鈉用量對(duì)產(chǎn)品性能的影響
Table 2 Influence of sodium hydroxide mass ratio on product performance
氫氧化鈉與胚乳片質(zhì)量比水不溶物/%表觀黏度/(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環(huán)氧丙烷用量
表3的結(jié)果表明，環(huán)氧丙烷與胚乳片質(zhì)量比以 0.9:1比較合適。環(huán)氧丙烷用量過(guò)少，羥丙基取代 度小，產(chǎn)品水不溶物髙;反之環(huán)氧丙烷用量過(guò)多也沒(méi) 有意義，水不溶物不會(huì)繼續(xù)降低。
表3環(huán)氣丙烷用量對(duì)產(chǎn)品性能的彩響
Table 3 Influence of propylene oxide mass *ratio on product performance
環(huán)氡丙烷與胚乳片質(zhì)量比水不溶物/%表觀黏度/(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反應(yīng)溫度
表4的結(jié)果表明，反應(yīng)溫度以80?85T：比較合 適。反應(yīng)溫度過(guò)低，環(huán)氧丙烷與胚乳片的醚化反應(yīng) 不能充分進(jìn)行，使羥丙基取代度低，導(dǎo)致產(chǎn)品水不溶 物高；反應(yīng)溫度過(guò)高，加劇氫氧化鈉對(duì)瓜爾膠的降解 破壞作用，使產(chǎn)品¥觀黏度降低。
表4反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品性能的影響
Table 4 Influence of reaction temperature on product performance
反應(yīng)溫度 /C水不溶物 /%表觀黏度
/(mPa.s)環(huán)氣丙烷 反應(yīng)程度
75-806-8130?140未完全反應(yīng)
80 - 85卜3130-140完全反應(yīng)
85-901-2100?110過(guò)度反應(yīng)
的情況下，水不溶物大幅下降86% ~90%，水溶性 得到明顯改善。
'表6技術(shù)指標(biāo)的比較
Table 6Comparison of the technical indexes
名稱(chēng)水不溶物/%表觀黏度/(mPa-s)
瓜爾膠原粉15-20130?140
羥丙基瓜爾膠1~3130?140
2.S反應(yīng)時(shí)間
表5的結(jié)果表明，反應(yīng)時(shí)間以240~270min比 較合適。反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，羥丙基取代度小，產(chǎn)品水不 溶物高；反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),加劇氫氧化鈉對(duì)瓜爾膠的降 解破壞作用，使產(chǎn)品表觀黏度降低。•
表5反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品性能的影響
Table 5 Influence of reaction time on product performance
反應(yīng)時(shí)間/min水不溶物/%表觀黏度/(mPa-s)
210-2406?8130-140
240 --2701-3130 — 140
270--3001?2110?120
2.6性能
表6的結(jié)果表明，采用一步溶媒法工藝合成的 羥丙基瓜爾膠，在表觀黏度與瓜爾膠原粉保持一致
3結(jié)論
一步溶媒法工藝條件為：乙醇溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 75%，氫氧化鈉、環(huán)氧丙烷與胚乳片質(zhì)量比分別為 0.4:1和0.9:1，反應(yīng)溫度80~851[：，反應(yīng)時(shí)間240 ~270min。合成的羥丙基瓜爾膠，水不溶物為1% ~3%,表觀黏度為130~140 mPa_s,在表觀黏度與 瓜爾膠原粉保持一致的情況下，水不溶物大幅下降 88%,水溶性得到明顯改善。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明：山東東達(dá)生物化工有限公司（http://www.wabctvpresents.com/)，是專(zhuān)業(yè)的瓜爾膠和瓜爾豆膠生產(chǎn)廠家，專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)瓜爾膠和瓜爾豆膠。擁有雄厚的技術(shù)力量，先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備。山東東達(dá)生物化工有限公司全體員工為海內(nèi)外用戶(hù)提供高技術(shù),高性能，高質(zhì)量的瓜爾膠和瓜爾豆膠產(chǎn)品。熱忱歡迎國(guó)內(nèi)外廣大客戶(hù)合作共贏。v