CN106905541B - 增加多糖的饱和度的方法、糊化甲基化合物及其应用 - Google Patents

增加多糖的饱和度的方法、糊化甲基化合物及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及有机合成领域，且特别涉及一种增加多糖的饱和度的方法、糊化甲基化合物及其应用。采用该增加多糖的饱和度的方法制备的糊化甲基化合物增大了甲基化合物的饱和度，使得得到的产品的溶解性提高，极易溶于水且能快速溶解在高粘溶液中，稳定性良好。溶解量大，溶液的稳定性、粘度良好，润湿性和流动性高，水溶液干燥成膜的强度大、韧性好，并且膜的致密性良好。将这种糊化甲基化合物应用于增稠材料、印刷材料以及成膜材料极大地提高了产品在水中的溶解量、溶解速度、水溶液的保质期，从而大大减少了运输成本和包装成本。

Description

增加多糖的饱和度的方法、糊化甲基化合物及其应用
技术领域
本发明涉及有机合成领域，且特别涉及一种增加多糖的饱和度的方法、糊化甲基化合物及其应用。
背景技术
现有技术中的增稠材料、印刷材料或者成膜材料，大多数溶水速度慢，溶解度低。例如常见的羧甲基纤维素钠溶水速度慢，溶解度低。溶解时只能将羧甲基纤维素钠缓慢加入水中，并快速搅拌才能溶解，以防结块。不能将水直接加入羧甲基纤维素钠中，将水直接加入羧甲基纤维素钠中会导致甲基结团无法溶解。
为了加快羧甲基纤维素钠的溶水速度，目前的解决方法是将羧甲基纤维素钠溶化在乙二醇、甘油等有机溶剂中，然后迅速加水搅拌。但是这种溶化在乙二醇、甘油等有机溶剂中的羧甲基纤维素钠易沉淀、结块、稳定时间不超过2天。加工成甲基水溶液后大大提高了包装和运输成本。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种增加多糖的饱和度的方法，其能够使得多糖的饱和度增加。
本发明的第二目的在于提供一种糊化甲基化合物，其具有高的饱和度，溶解性强，能快速溶解水中；且能够溶解于高粘液体中，弥补高粘液体再次增稠困难的问题，特别适合一些特定领域的使用。
本发明的第三目的在于提供一种糊化甲基化合物的应用，其能够应用于印刷材料、成膜材料、增稠材料中。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提供的增加多糖的饱和度的方法，包括在催化剂作用下，将多糖溶解于活性钠基低分子有机基团溶液中。
本发明提供的糊化甲基化合物，根据上述的增加多糖的饱和度的方法制备得到。
本发明提供的应用为糊化甲基化合物在印刷材料、成膜材料、增稠材料中的应用。
本发明有益效果是：
本发明提供的增加多糖的饱和度的方法，在催化剂作用下，将多糖溶解于活性钠基低分子有机基团溶液中，从而提高了多糖的饱和度，使得多糖在水中的溶解度得到了提高，溶解速度加快。
本发明提供的糊化甲基化合物极易溶解于水中，能够将水直接加入糊化甲基溶液中，并且不会导致糊化甲基化合物结团。溶解于水中后具有较强的流动性和润滑性，其干燥后所形成的膜更加的紧密，并且具有较强的强度以及韧性。且能够溶解于高粘液体中，弥补高粘液体再次增稠困难的问题，特别适合一些特定领域的使用。
本发明提供的糊化甲基化合物能够应用于印刷材料、成膜材料、增稠材料中。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面对本发明实施例的增加多糖的饱和度的方法、糊化甲基化合物、糊化甲基水溶液及其应用进行具体说明。
本发明实施例提供的增加多糖的饱和度的方法具体如下：
在催化剂作用下，将多糖溶解于活性钠基低分子有机基团溶液中。
其中，活性钠基低分子有机基团包括低分子聚丙烯酸钠或者丙烯酸钠单体中的至少一种。
聚丙烯酸钠是一类水溶性高分子电解质材料，用途广泛。其中低分子量(500～104)聚丙烯酸钠是一种水溶性高分子电解质，应用广泛。主要用作锅炉防垢、阻垢剂、造纸颜料分散剂、食品增稠剂、纺织上浆剂、钻井降粘剂、涂料分散剂、洗涤助剂、粒状农药的载体、金属材料的新型淬火剂等。
低分子量聚丙烯酸钠主要是以过硫酸盐为引发剂，异丙醇为链转移剂、在连续搅拌的情况下进行水溶液聚合，也称作动态水溶液聚合法。采用此方法，得到的低分子量产品，需要单体2-4倍的异丙醇。
聚丙烯酸钠能够与多糖发生反应，取代多糖中的羟基中的氢原子，从而提高多糖的饱和度。
同样地，丙烯酸钠单体也能够与多糖发生反应，取代多糖中的羟基中的氢原子。
进一步地，将多糖溶解于活性钠基低分子有机基团溶液中时，需要在催化剂作用下。上述的催化剂也称引发剂，常用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。
其中，过硫酸铵是一种无机过氧化物引发剂。这类无机过氧化合物因溶于水，多用于乳液和水溶液聚合反应，主要为过硫酸盐类，在本实施例中上述的催化剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钠或者过硫酸钾-亚硫酸氢钠中的任意一种。优选地，在本实施例中选择过硫酸铵和过硫酸钾。进一步优选地，在本实施例中催化剂选择过硫酸铵。
具体地，过硫酸铵是一种白色结晶或粉末。无气味。干燥纯品能稳定数月，受潮时逐渐分解放出含臭氧的氧，加热则分解出氧气而成为焦硫酸铵。易溶于水，水溶液呈酸性，并在室温中逐渐分解，在较高温度时很快分解放出氧气，并生成硫酸氢铵。用作聚合的引发剂，不仅能够保证反应的顺利进行，反应速率快，获得良好的产品，并且过硫酸铵容易得到，价格成本较低，使得整个生产方法的成本较低。具有一定的经济效益。
当选择过硫酸铵-亚硫酸氢钠时，能够进一步地节约成本，并且不会影响反应的发生。
进一步地，上述的多糖包括纤维素、纤维素的衍生物。
纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50％以上。棉花的纤维素含量接近100％，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占40～50％，还有10～30％的半纤维素和20～30％的木质素。
常温下，纤维素既不溶于水，又不溶于一般的有机溶剂，如酒精、***、丙酮、苯等。它也不溶于稀碱溶液中。因此，在常温下，它是比较稳定的，这是因为纤维素分子之间存在氢键。纤维素不溶于水和乙醇、***等有机溶剂，能溶于铜氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和铜乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。
纤维素的衍生物是以纤维素高分子中的羟基与化学试剂发生酯化或醚化反应后的生成物。按照反应生成物的结构特点可以将纤维素衍生物分为纤维素醚和纤维素酯以及纤维素醚酯三大类。实际商品化应用的纤维素酯类有:纤维素硝酸酯、纤维素乙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯和纤维素黄酸酯。纤维素醚类有:甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素等。此外，还有酯醚混合衍生物。
通过上述的方法，将纤维素或者纤维素的衍生物溶解于有机基团溶液中，能够增加其饱和度，从而增大其在水中的溶解性。
进一步地，将上述多糖溶解于上述活性钠基低分子有机基团溶液中时，是在常温下进行。
具体地，将上述的多糖在常温下，溶解于活性钠基低分子有机基团溶液中，从而发生相关的化学反应。
本发明实施例还提供一种糊化甲基化合物，其中该糊化甲基化合物是根据上述的增加多糖的饱和度的方法制备得到。
上述多糖包括甲基纤维素、甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的任意一种。
羧甲基纤维素钠又称羧甲基纤维素钠盐，羧甲基纤维素钠，是当今世界上使用范围最广、用量最大的纤维素种类。是葡萄糖聚合度为100～2000的纤维素衍生物，相对分子质量242.16。白色纤维状或颗粒状粉末。无臭，无味，无味，有吸湿性，不溶于有机溶剂。
具体制备时，将羧甲基纤维素钠与低分子聚丙烯酸钠或者丙烯酸钠单体，选择过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钠或者过硫酸钾-亚硫酸氢钠中的任意一种作为催化剂，在常温下，发生反应，生成一种糊化甲基化合物，即糊化羧甲基纤维素钠。
上述生成的这种糊化羧甲基纤维素钠，极易溶于水中。具有非常良好的稳定性，并且在密封静止状态下可以长期保持稳定，保质期超过一年。
同样地，选取甲基纤维素、甲基纤维素钠、羧甲基纤维素也能生成上述的糊化甲基化合物，并且具有良好的稳定性，极易溶于水。
进一步地，上述的糊化甲基化合物中的羟基的取代度大于1。从而有效地提高了其溶解性，使得其在水中的溶解度增高，溶解速度增快。
进一步地，将上述的糊化甲基化合物溶解于水中，即可以形成糊化甲基水溶液。其中，糊化甲基化合物与水的质量比为1-2:0.8-1.5。当糊化甲基化合物与水的质量比为1-2:0.8-1.5时，糊化甲基化合物能够完全地溶解于水中，并且形成稳定的糊化甲基水溶液，不容易发生腐败分解降粘。所形成的糊化甲基水溶液具有良好的流动性和润滑性。进一步地，上述的糊化甲基水溶液的所形成的干燥膜非常的紧密，并且具有优良的韧性以及强度。
进一步优选地，上述的糊化甲基化合物与水的质量比为1:1。此时，不仅糊化甲基化合物能够完全地溶解于水中，形成稳定的水溶液，而且水溶液中的糊化甲基的含量为50％，进一步保证了糊化甲基水溶液的稳定性，提高了糊化甲基水溶液的保质期。
进一步地，将上述的糊化甲基化合物溶解于高粘液体中，从而能够弥补高粘液体再次增稠困难的问题，特别适合一些特定领域的使用。
本发明实施例还提供一种糊化甲基化合物在增稠材料中的应用。将上述的糊化甲基化合物应用于增稠材料中，具有良好的稳定性，并且能够迅速调粘。
综上所述，本发明实施例提供的增加多糖的饱和度的方法制备的糊化甲基化合物增大了甲基化合物的饱和度，使得得到的产品的溶解性提高，极易溶于水，且能快速溶解在高粘溶液中，而且稳定性良好。利用上述的糊化甲基化合物制备的水溶液，溶解量大，溶液的稳定性、粘度良好，润湿性和流动性高，水溶液干燥成膜的强度大、韧性好，并且膜的致密性良好。将这种糊化甲基化合物应用于增稠材料，极大地提高了产品在水中的溶解量、溶解速度、水溶液的保质期，从而大大减少了运输成本和包装成本。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：
实施例1
本实施例提供的一种糊化甲基化合物。
具体地，选取羧甲基纤维素钠与低分子聚丙烯酸钠，选取过硫酸铵作为催化剂，在常温下，将羧甲基纤维素钠溶解于低分子聚丙烯酸钠溶液中，制得糊化羧甲基纤维素钠。
称量上述制得的糊化羧甲基纤维素钠1g，水1g，将糊化羧甲基纤维素钠溶解于水中，制得糊化羧甲基纤维素钠水溶液。
实施例2
本实施例提供的一种糊化甲基化合物。
具体地，选取羧甲基纤维素钠与低分子聚丙烯酸钠，选取过硫酸钾作为催化剂，在常温下，将羧甲基纤维素钠溶解于丙烯酸钠单体溶液中，制得糊化羧甲基纤维素钠。
称量上述制得的糊化羧甲基纤维素钠1g，水0.8g，将糊化羧甲基纤维素钠溶解于水中，制得糊化羧甲基纤维素钠水溶液。
实施例3
本实施例提供的一种糊化甲基化合物。
具体地，选取羧甲基纤维素钠与低分子聚丙烯酸钠，选取过硫酸钠作为催化剂，在常温下，将羧甲基纤维素钠溶解于低分子聚丙烯酸钠溶液中，制得糊化羧甲基纤维素钠。
称量上述制得的糊化羧甲基纤维素钠2g，水1.5g，将糊化羧甲基纤维素钠溶解于水中，制得糊化羧甲基纤维素钠水溶液。
实施例4
本实施例提供的一种糊化甲基化合物。
具体地，选取羧甲基纤维素钠与低分子聚丙烯酸钠，选取过硫酸铵-亚硫酸氢钠作为催化剂，在常温下，将羧甲基纤维素钠溶解于低分子聚丙烯酸钠溶液中，制得糊化羧甲基纤维素钠。
称量上述制得的糊化羧甲基纤维素钠1.5g，水0.9g，将糊化羧甲基纤维素钠溶解于水中，制得糊化羧甲基纤维素钠水溶液。
实施例5
本实施例提供的一种糊化甲基化合物。
具体地，选取羧甲基纤维素钠与低分子聚丙烯酸钠，选取过硫酸钾-亚硫酸氢钠作为催化剂，在常温下，将羧甲基纤维素钠溶解于低分子聚丙烯酸钠溶液中，制得糊化羧甲基纤维素钠。
称量上述制得的糊化羧甲基纤维素钠1g，水1g，将糊化羧甲基纤维素钠溶解于水中，制得糊化羧甲基纤维素钠水溶液。
实施例6
本实施例提供的一种糊化甲基化合物。
具体地，选取甲基纤维素与低分子聚丙烯酸钠，选取过硫酸铵作为催化剂，在常温下，将甲基纤维素溶解于低分子聚丙烯酸钠溶液中，制得糊化甲基纤维素。
称量上述制得的糊化甲基纤维素1g，水0.9g，将糊化甲基纤维素溶解于水中，制得糊化甲基纤维素水溶液。
实施例7
本实施例提供的一种糊化甲基化合物。
具体地，选取羧甲基纤维素钠与低分子聚丙烯酸钠，选取过硫酸铵作为催化剂，在常温下，将羧甲基纤维素钠溶解于低分子聚丙烯酸钠溶液中，制得糊化羧甲基纤维素钠。
称量上述制得的糊化羧甲基纤维素钠10g，水100g，将糊化羧甲基纤维素钠溶解于水中，制得高粘的糊化羧甲基纤维素钠水溶液。搅拌均匀后再次加入10g糊化羧甲基纤维素钠，每次添加10g,一直添加到水和糊化羧甲基纤维素钠的比例为1:1，均可迅速溶解均匀。
实施例8
本实施例提供的一种糊化甲基化合物。
具体地，选取羧甲基纤维素钠与低分子聚丙烯酸钠，选取过硫酸铵作为催化剂，在常温下，将羧甲基纤维素钠溶解于低分子聚丙烯酸钠溶液中，制得糊化羧甲基纤维素钠。
称量上述制得的糊化羧甲基纤维素钠2g，100克1万粘的羧甲基纤维素钠水溶液，将2g糊化羧甲基纤维素钠溶入100克1万粘的羧甲基纤维素钠水溶液，搅拌制得更高粘溶液后，再次加入2g糊化羧甲基纤维素钠，依次加入5次合计加入10g糊化羧甲基纤维素钠，均可迅速溶解均匀。
对比例
选取目前市场常见的增稠材料：羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、糊化淀粉、明胶、海藻酸钠、瓜尔胶、***树胶、黄原胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等。
将上述的常见增稠材料与本发明实施例提供的糊化甲基化合物进行对比。具体地，见表1。
表1本发明实施例提供的糊化甲基化合物及其水溶液与常见增稠材料性能对比
由上表可以看出，目前市场上常见的增稠材料：羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、糊化淀粉、明胶、海藻酸钠、瓜尔胶、***树胶、黄原胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等。均无法达到本发明实施例提供的糊化甲基化合物的速溶效果、无法快速溶解在高粘溶液中、无法迅速调粘，并且溶解量均比较低。
综上所述，利用本发明提供的增加多糖的饱和度的方法制备的糊化甲基化合物增大了甲基化合物的饱和度，使得得到的产品的溶解性提高，极易溶于水，能快速溶解在高粘溶液中，而且稳定性良好。利用上述的糊化甲基化合物制备的水溶液，溶解量大，能快速溶解在高粘溶液中，溶液的稳定性、粘度良好，润湿性和流动性高，水溶液干燥成膜的强度大、韧性好，并且膜的致密性良好。将这种糊化甲基化合物应用于印刷材料、成膜材料以及增稠材料，极大地提高了产品在水中的溶解量、溶解速度、水溶液的保质期，从而大大减少了运输成本和包装成本。这一优势尤其体现在做远距离客户和出口业务时，大大节约了社会资源，也降低了工厂的使用成本。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种增加多糖的饱和度的方法，其特征在于，在催化剂作用下，将多糖溶解于活性钠基低分子有机基团溶液中；其中，所述活性钠基低分子有机基团包括低分子聚丙烯酸钠或者丙烯酸钠单体中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的增加多糖的饱和度的方法，其特征在于，所述催化剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钠或者过硫酸钾-亚硫酸氢钠中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的增加多糖的饱和度的方法，其特征在于，所述多糖包括纤维素、纤维素的衍生物。
4.根据权利要求1所述的增加多糖的饱和度的方法，其特征在于，将所述多糖溶解于所述活性钠基低分子有机基团溶液中时，是在常温下进行。
5.一种糊化甲基化合物，其特征在于，根据权利要求1-4任一项所述的增加多糖的饱和度的方法制备得到。
6.根据权利要求5所述的糊化甲基化合物，其特征在于，所述多糖包括甲基纤维素、甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的糊化甲基化合物，其特征在于，所述糊化甲基化合物中的羟基的取代度大于1。
8.根据权利要求5所述的糊化甲基化合物，其特征在于，所述糊化甲基化合物在水中溶解时，所述糊化甲基化合物与水的质量比为1-2:0.8-1.5。
9.一种根据权利要求5所述的糊化甲基化合物在在印刷材料、成膜材料、增稠材料中的应用。
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