羟丙基瓜尔胶.ppt

羟丙基瓜尔胶 瓜尔胶与羟丙基的醚化反应 瓜尔胶的现状及其存在的问题 　瓜尔胶,英文名为“guargum”，是从广泛种植于印巴次大陆的一种豆科植物——瓜尔豆中提取的一种高纯化天然多糖。由于其独特的分子结构特点及天然性，使其迅速成为性能优越的新型环保造纸助剂；同时它还被广泛地应用于食品、医药、水处理、日用化工、石油和矿业等各个领域中。 瓜尔胶的化学成分是半乳甘露聚糖，其主链由D一甘露糖通过p一(l，4)试键连接而成，侧链D一半乳糖则通过p一(l，6)贰键连接在主链上。D-半乳糖和D一甘露糖的平均比例约为1:2，分子量约20一30万。瓜尔胶的空间结构为一种蜷曲的球形结构，甘露糖在内部，半乳糖在外部。 其降解速率无法控制，且在储藏过程中会发生勃度降低，易被微生物污染等缺点，因此在实际应用中难以达到令人满意的效果。这就迫使人们寻求改善、提高其性能的方法和途径。目前，主要是在现有的品种基础上通过共混、共聚、醚化、酯化等方法来改善产品的性能和降低生产成本，使得瓜尔胶向高性能化、高功能化、工程化等方向发展。其中羟丙基化是有效的手段之一，羟丙基化瓜尔胶（HPG）是通过瓜尔胶与环氧丙烷醚化反应得到的一种瓜尔胶衍生物。他的溶解速度、水不溶物含量、稳定性等性能均明显优于瓜尔胶原粉。 羟丙基醚化瓜尔胶 1、反应机理： 瓜尔胶是线状半乳甘露聚糖，属于非离子 型高分子。在结构上，以β－1，4键相互连接的D－露糖单元为主链，不均匀地在主链 的一些D－甘露糖单元的C6位上再连接单个D－半乳糖（ β－1，6键）为支链，其半乳糖与甘露糖个数 比约为1：1.8，简化为1：2，其相对分子质量22 其反应式如下： 在催化条件下瓜尔胶分子中的活泼羟基可与环氧丙烷进行醚化反应。随催化剂的用量增加，水不溶物含量逐渐降低，但改性瓜尔胶表观黏度也降低，而且产物的交联性变差，溶解速度也变慢。 （2）环氧丙烷用量对HPG的影响： 改性瓜尔胶的一个重要技术指标是取代度（每个糖单元上羟基被醚化的平均数目，从瓜尔胶的结构式中可以看出，其最大取代度为3，当其取代度大于1时，破坏了糖单元中用来交联的顺式邻位羟基，导致改性瓜尔胶丧失了特殊的物化性能。通常将取代度控制在小于1的范围。实验经气相色谱对环氧丙烷消耗量的分析计算，其取代度为0．72。环氧丙烷用量增大可以有效降低水不溶物含量，也使取代度增加，但增加到一定量时，对水不溶物含量降低不明显，而产物的粘度不断下降。 （3）水用量对HPG的影响： 在反应物中必须加入一些水和乙醇，以保证瓜尔胶适当膨胀和良好分散以及环氧丙烷的溶解，但用量过多导致产物HPG黏度下降。HPG水不溶物随水用量增大而降低，但水用量超过60ml时，水不溶物含量降低开始缓慢，但是黏度降低幅度较大。 （4）反应温度对HPG的影响： 反应温度也是影响HPG性能的主要因素，温度超过60°C以后对水不溶物含量降低作用较小。 （5）反应时间对HPG的影响： 反应温度越高反应速度越快，可以减少催化剂对产物的降解。60°C下，4h后表观黏度开始下降水不溶物含量基本不变。 制备方法： 量取量取一定量的异丙醇加人到三口烧瓶 中，再称取一定量的瓜尔胶粉分散于异丙醇溶液中，加人催化剂，浸于恒温水浴 。搅拌20min，加人一定量的环氧丙烷 ，控制反应温度和反应时间。反应完成后 ，使体系冷却 到室温 ，中和 ，调节PH值，过滤、洗涤、干燥，即得到羟丙基瓜尔胶。 * * 瓜尔胶的结构式 1、反应机理： 瓜尔胶是线状半乳甘露聚糖，属于非离子 型高分子。在结构上，以β－1，4键相互连接的D－露糖单元为主链，不均匀地在主链 的一些D－甘露糖单元的C6位上再连接单个D－半乳糖（ β－1，6键）为支链，其半乳糖与甘露糖个数 比约为1：1.8，简化为1：2，其相对分子质量22 。 环氧丙烷可与瓜尔胶中单糖分子上的活性烃基反应，生成经丙基瓜尔胶（HPG）。为使该反应能够进行，以碱为催化剂，通过脱质子化反应，使瓜尔胶分子中的经基活化，醚化反应得以进行。 2、制备工艺 羟丙基瓜尔胶合成主要受催化剂用量、环氧丙烷用量、水用量、反应温度及反应时间等的影响。 （1）催化剂对HPG的影响： * *