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1、第35卷第2期日用化学工业Vol.35No.22005年4月ChinaSurfactantDetergent&CosmeticsApril2005瓜尔胶的化学改性吉毅,李宗石,乔卫红(大连理工大学精细化工国家重点实验室,辽宁大连116012)摘要:简要介绍了瓜尔胶的结构及其化学改性的原理和方法;综述了国内外瓜尔胶化学改性的研究工作;详细介绍了非离子瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、阴离子瓜尔胶、羟烷基阴离子瓜尔胶和羟烷基阳离子瓜尔胶以及两性瓜尔胶的合成方法。瓜尔胶通过改性改善了水溶性、大大降低了水不溶物的含量、提高了电解质的兼容性、增加了黏度的稳定性、从而
2、扩大了瓜尔胶的应用领域,使得改性瓜尔胶广泛应用于化妆品、个人护理品、造纸、油田和增稠剂等众多领域。关键词:化妆品添加剂;瓜尔胶;化学改性;衍生物;合成;应用中图分类号:TQ658;O63611文献标识码:A文章编号:1001-1803(2005)02-0111-04瓜尔胶是一种环境友好的天然高分子植物胶,从结构存在,主链甘露糖在里,其大量羟基基本被包裹产于印度、巴基斯坦等地的瓜尔豆种子的胚乳中提取在分子内部,不仅没有表现出应有的水溶性,反而由得到。因其具有较好的水溶性和交联性,且在低浓度于分子内氢键作用,使得其水溶性大大降低,而作为下能形成高黏
3、度的稳定性水溶液,所以被作为增稠支链的半乳糖处于分子外部,且半乳糖上的C6羟基剂、稳定剂和黏合剂广泛应用于化妆品、石油钻采、为伯羟基,所以不管从立体位阻,还是从SN2反应的食品、医药、纺织印染、采矿选矿、日化陶瓷、建筑活性来看,半乳糖上的C6羟基被化学改性的几率最13涂料和造纸等行业。国外研究瓜尔胶起步较早,技术大。这可以通过羟丙基瓜尔胶和瓜尔胶的CNMR谱[2]也相对成熟,我国从20世纪70年代开始研究利用图得到证实,两张谱图中碳原子峰的位置完全一它[1]。近年来由于分离提取植物胶技术的提高和应用样,且强度基本未发生变化,因此取代基就不可能是
4、技术及应用领域的不断拓宽,使这一研究领域备受人在糖单元上平均分布。们关注。1瓜尔胶化学改性的原理及方法111瓜尔胶的结构瓜尔胶的主要成分为半乳甘露聚糖,分子质量因来源不同而异,约为100万到200万,其结构是由D-甘露糖通过β-1,4苷键连接形成主链,在某些甘露糖上D-半乳糖通过α-1,6苷键形成侧链而构成多分枝的聚糖。糖单元中甘露糖与半乳糖的摩尔比值也因植物品种不同而有差异,通常为2∶1。其结构作为改性瓜尔胶的一个重要技术指标就是取代度式如下(见右栏)。(D1S1),所谓取代度是指糖单元上被取代基团的平均数目,举例来说,瓜尔胶单体内有3个糖单
5、元,共112瓜尔胶化学改性的原理有9个羟基可被取代,则最大取代度为D1S1=9/3=虽然瓜尔胶具有很好的水溶性和增稠性,但瓜尔3,当D1S1>1时,破坏了糖单元中用来交联的顺式胶往往具有下述缺点:①水不溶物含量高;②不能快邻位羟基,导致改性瓜尔胶丧失了特殊的物化性能。速溶胀和水合,溶解速度慢;③黏度不易控制;④耐通常将D1S1控制在小于1的范围。当D1S1<1时,电解质、耐剪切性较弱。究其原因还得从瓜尔胶的分常用分子取代度(MS)来表示,即接枝的取代基的子结构来分析,固态下瓜尔胶分子通常以卷曲的球形物质的量与糖单元的物质的量之比。收稿日期:20
6、04-09-20;修回日期:2004-11-16作者简介:吉毅(1979-),男(汉),江西赣州人,大连理工大学硕士。·111·专论与综述日用化学工业第35卷过一系列的后处理而得到。可供选择的醚化剂很多,113化学改性的方法包括2,3-环氧丙基三甲基氯化铵,3-氯-2-羟[9]为了降低瓜尔胶的水不溶物含量,加快其水合速丙基十二烷基二甲基氯化铵等。[10]度,改善其耐盐耐剪切性能,需要对其进行化学改MishinaYukie等人介绍了阳离子瓜尔胶在香性,使其可广泛应用。通常的方法是对其进行官能团波组合物中的应用,阳离子瓜尔胶作为沉淀聚合物与的衍生化
7、,衍生化的方法有很多,根据取代基与瓜尔高黏度聚硅氧烷微乳化体结合能使香波组合物达到优胶成键的方式可分为:醚化瓜尔胶,氧化瓜尔胶,以异的光学透明度,极好的调理性能和改进的润湿使用及酯化瓜尔胶等;根据取代基种类的不同又可分为:感。[11]非离子瓜尔胶,阳离子瓜尔胶,阴离子瓜尔胶,阴阳山东大学朱维群等人发表专利介绍了阳离子两性瓜尔胶,羟烷基阴离子瓜尔胶,羟烷基阳离子瓜瓜尔胶作为驱油剂在油田方面的应用,它具有较高的尔胶。作者将从取代基种类的不同,系统地介绍瓜尔耐温性和良好的耐盐性。胶的化学改性,着重介绍两性瓜尔胶的合成与应用。213阴离子瓜尔胶2改性瓜
8、尔胶的合成及应用国内外对阴离子瓜尔胶的研究均不多,Mont2[12]gomeryRex等人研究发现经羧甲基改性的阴离子瓜211非离子瓜尔胶2+尔胶和C
