羧甲基羟丙基瓜尔胶合成新工艺及性能，为解决羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG)合成过程中副产物多，容易糊化的问题。以丙酮为 反应介质，甲醇钠为催化剂代替乙醇、异丙醇为介质，氢氧化钠为催化剂。探讨了工艺条件对产品的 影响，找出了较佳工艺条件。结果表明，合成较佳工艺条件为：环氧丙烷与瓜尔胶质量比为0.2 : 1、氯 乙酸与瓜尔胶质量比为0.4: 1，反应时间为160 min;前者催化剂与瓜尔胶质量比为0.2 : 1、反应温度为 45~50丈，后者催化剂与瓜尔胶质量比为:丨，反应温度为M-70 1C。乙醇、异丙醇为介质，氢氧 化钠为催化剂合成产品的羧甲基取代度为0.43,羟丙基取代度为0.36,粘度为1 120 mPa，S;以丙酮为 反应介质，甲醇钠为催化剂合成产品羧甲基取代度为0.48,羟丙基取代度为0.37,粘度为1030mPa.

瓜尔胶的主要成分是半乳甘露聚糖，羧甲基羟丙基瓜尔胶合成新工艺及性能，由甘露糖 通过P-1, 4糖苷键连接而成,半乳糖则通过a-1，6 糖苷键连接在主链上,通常甘露糖与半乳糖的摩尔 比为2 : 1，相对分子质量约为22万1也有因来源、 产地不同，甘露糖与半乳糖的摩尔比为1.5-3,相对 分子质量约为100万~ 200万|31。

瓜尔胶(guar gum)自问世以来，就一直作为性能 优良的增稠剂而被广泛地用于化妆品、石油钻采、 食品、医药、纺织印染、建筑涂料和造纸等行业 是目前已知■'的水溶性最好的天然高分子之一。

CMHPG是同时联结了羧甲基和羟丙基两种取 代基团的阴离子型瓜尔胶衍生物。传统制备 CMHPG的熟化过程中会加人水，而且乙醇和异丙 醇具有羟基结构，会与醚化剂发生反应。因此采用 不含有羟基的丙酮作反应介质，甲醇钠作催化剂在 无水条件下合成CMHPG,选取合成CMHPG的最优 条件，以期为其实际开发应用提供有价值的参考。

1实验部分

1.1原料及仪器

试剂：瓜尔胶粉，工业级；乙醇、异丙醇、丙 酮；环氧丙烷、氯乙酸、氢氧化钠、甲醇钠、盐酸 均为分析纯。

仪器：WFJ 7200可见分光光度计（上海尤尼柯 仪器有限公司）；84-2型恒温磁力搅拌器（山东科 华仪器)；NDJ-1A旋转粘度计（上海昌吉地质仪器 有限公司)。

羧甲基取代度采用铜盐络合滴定法，按文献 方法测定和计算。羧甲基羟丙基瓜尔胶合成新工艺及性能，在三颈烧瓶中将瓜尔胶粉搅拌分 散在介质中，加人一定量的催化剂，在室温和搅拌

器的连续揽拌条件卞碱化30 min,然后逐滴加人一 定量的氯乙酸溶液，同时通过恒压滴液漏斗缓慢加 人环氧丙烧进行醚化反应，加冷凝回流装置。反应 一定时间后用盐酸中和，产物用无水乙醇洗涤搅拌 过滤，在50 T下干燥。

1.2.3羟丙基取代度的测定原理

羟丙基取代度用分光光度计法，按文献™方法 测定和计算。

1.3实验方法 1.3.1 CMHPG 的制备

在三颈烧瓶中将瓜尔胶粉搅拌分散在介质中， 加人一定量的催化剂，在室温和搅拌器的连续搅拌 条件下碱化30 rain,然后逐滴加入一定量的氯乙酸 溶液，同时通过恒压滴液漏斗缓慢加人环氧丙烷进 行醚化反应，加冷凝回流装置。反应一定时间后用 盐酸中和，产物用无水乙醇洗漆搅拃过滤，在50 T 下干燥。

1.3.2样品的提纯

称取一定量干燥后的样品加人去离子水中，连 续搅拌8 h以上至完全溶解，配成质量分数为1%的 溶液，然后将所得溶液缓慢倒人无水乙醇中并搅 拌，此时CMHPG以白色絮状沉淀的形式从溶液中分 离出来，未反应完的氯乙酸及环氧丙烷和氯化钠则 溶解在溶液中，通过过滤把它们分开。过滤后再用 无水乙醇洗涤沉淀，于50丈下干燥至恒重即可得 到纯化样品。

2结果和讨论

2.1催化剂用量对CMHPG性能的影响

在乙醇，异丙醇和丙酮3种介质中，前两者以 氢氧化钠为催化剂，反应温度为65 ~ 70    后者

以甲醇钠为催化剂，反应温度为40 ~ 45尤。固定 氯乙酸与瓜尔胶的质量比为0.3 : 1，环氧丙烷与瓜 尔胶的质量比为0.1 : 1，反应时间为160 min，改变 催化剂与瓜尔胶的质量比进行的单因素试验，考察 其对产品粘度及羧甲基取代度和羟丙基取代度的 影响，得到图1，图2,图3。

由上述图1,2,3可知CMHPG的粘度随催化剂用 量的增加而减小，羧甲基取代度和羟丙基取代度均 随催化剂用量的增加而增大。催化剂用量过少，催化 作用弱，环氧丙烷和氯乙酸不能充分参与反应，因此 竣甲基取代度和羟丙基取代度较小;氢氧化钠用量 过多，取代程度过大，会增大产品的水溶性，使粘度 降低。用丙酮做介质，甲醇钠作催化剂的产品性能 优于另外两种产物。

用丙酮作介质，由于丙酮不具有羟基，不会与 醚化剂反应，因此醚化剂与瓜尔胶反应更充分。为 了制备水溶性好，并且保持一定粘度的CMHPG，通 过上图可知用乙醇和异丙醇作介质的合成工艺条 件选择催化剂与瓜尔胶质量比以0.3: 1比较合适； 用丙酮作介质的合成工艺条件选择催化剂与瓜尔 胶质量比以0_2 : 1比较合适。

2.2环氧丙烷用量对CMHPG性能的影响

在乙醇，异丙醇和丙酮3种介质中分别固定前 两者合成反应中的氢氧化钠与瓜尔胶的质量比为 0.3 : 1，反应温度为65~70    后者甲醇钠与瓜尔 胶质量比为0.2 : 1,反应温度为40〜45 T：。氯乙酸 与瓜尔胶的质量比为0.30: 1，反应时间为160min， 改变环氧丙烷与瓜尔胶的质量比进行的单因素试 验，得到的结果见图4,和图5。

度较小；用量过多，取代程度过大，会增大产品的 水溶性，使产品粘度降低。为了制备水溶性好的， 并且粘度较为合适的CMHPG，通过实验可知氯乙酸 与瓜尔胶质量比以0.40 : 1比较合适。

0.30

由图4V5可知粘度随着环氧丙烷的用量增加而 降低，羟丙基取代度随环氧丙烷用量增加而增大。 环氧丙烷用量过少，羟丙基醚化取代反应不充分，轻 丙基取代度较小;反之环氧丙烷用量过多，会加剧与 瓜尔胶的反应，使产品粘度降低。为了制备水溶性 好的，并且粘度较为合适的CMHPG,通过实验可知 环氧丙烷与瓜尔胶质量比以0.20 : 1比较合适。

2.3氣乙酸用置对CMHPG性能的影响

在乙醇，异丙醇和丙酮3种介质中分别固定前 两者合成反应中的氢氧化钠与瓜尔胶的质量比为 0.3 : 1，反应温度为65~70丈，后者甲醇钠与瓜尔 胶质量比为0.2 : 1,反应温度为40~45 t：。羧甲基羟丙基瓜尔胶合成新工艺及性能，固定合 成反应中的环氧丙烷与瓜尔胶的质量比为0.20 : 1, 反应时间为160min,改变氯乙酸与瓜尔胶的质量比 进行的单因素试验，考察其对产品粘度及羧甲基取 代度和羟丙基取代度的影响，得到图6,图7。

由图6, 7可知粘度随着氯乙酸的用量增加而逐 渐降低，羧甲基取代度随氯乙酸增加而增大。氯乙酸 用量过少，竣甲基醚化取代反应不充分，羧甲基取代 2.4反应时间对CMHPG性能的影响

在乙醇，异丙醇和丙酮3种介质中分别固定前 两者合成反应中的氢氧化钠与瓜尔胶的质量比为 0.3 : 1,反应温度为65~70 后者甲醇納与瓜尔

胶质量比为0.2 : 1,反应温度为40~45 t；。固定合 成反应中氯乙酸与瓜尔胶的质量比为0.40 : 1,环氧 丙烷与瓜尔胶的质量比为0.20 : 1,改变反应时间进 行的单因素试验得到的数据见图8,图9,图10。

由图8, 9，10可知粘度随着反应时间的增加而降

低，羧甲基取代度与羟丙基取代度均随着反应时间 增加而增大。

0,50 |-------------------------------------- —----------------------

反应时间过短，环氧丙烷、氣乙酸与瓜尔胶的醚 化反应时间不足，产品羧甲基取代度和羟丙基取代 度均较小:反应时间过长，取代度程度过大，降低产 品粘度。为了制备水溶性好，并且粘度适合的 CMHPG，反应时间以160 min比较合适。

2.5反应温度对CMHPG性能的彩响

在乙醇，异丙醇和丙酮3种介质中分别固定前 两者合成反应中的氢氧化钠与瓜尔胶的质量比为 0.3 : 1,后者甲醇袖与瓜尔胶质量比为0.2 : 1。固 定合成反应中氯乙酸与瓜尔胶的质量比为0.40 : 1, 环氧丙烷与瓜尔胶的质量比为0.20 : 1，反应时间为 160 min,改变反应温度进行的单因素试验得到的数 据见图11,图12,图13。

40                                              50                60                  70              80

&酿度/V

图13反应温度对羟丙基取代度的影响

由图11,12, 13可知，粘度随着反应温度的升高 而降低，羧甲基取代度和羟丙基取代度均随着反应 温度的升高而增大。反应温度过低，环氧丙烧、氣乙 酸与瓜尔胶的醚化反应不能充分进行；反应温度过 高，会增大反应介质和环氧丙烷回流难度。为了制备 水溶性好，并且粘度适合的CMHPG,通过实验可知 以乙醇和异丙醇为介质的合成反应温度以65 ~ 70 t比较合适；以丙酮为介质的合成反应温度为45 ~ 50尤比较合适。

3结论

(1)        以环氧丙烷、氯乙酸为醚化剂，羧甲基羟丙基瓜尔胶合成新工艺及性能，氢氧化钠 或甲醇钠为催化剂、分别以无水乙醇、异丙醇和丙 酮为反应介质，合成了羧甲基羟丙基瓜尔胶。

(2)        合成羧甲基羟丙基瓜尔胶的较佳工艺条 件为：催化剂与瓜尔胶质量比为0.2: 1、环氧丙烧 与瓜尔胶质量比为0.2: 1、氯乙酸与瓜尔胶质量比 为0.4: 1，反应时间为160 min,反应温度为45~50 尤比较合适。羧甲基取代度为0.48,羟丙基取代度 为0.37，.粘度为 1030mPa. s。

甲醇钠为催化剂，丙酮为反应介质合成 的产品优于氢氧化钠为催化剂，无水乙醇、异丙醇 为反应介质合成的产品。

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