瓜尔胶衍生物的合成

论文题目: 瓜尔胶衍生物的合成

论文类型: 硕士论文

论文专业: 应用化学

作者: 吉毅

导师: 李宗石

关键词: 瓜尔胶衍生物,羟丙基瓜尔胶,阳离子瓜尔胶,两性离子瓜尔胶,合成

文献来源: 大连理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 瓜尔胶是环境友好的水溶性高分子材料,其主要成分为半乳甘露聚糖,结构是由D-甘露糖通过β-1,4糖苷键链接形成主链,在某些甘露糖上D-半乳糖通过α-1,6糖苷键链接形成侧链而构成多分枝的聚糖,通常半乳糖与甘露糖的摩尔比为1:2,由于瓜尔胶溶解速度慢,水不溶物含量高,黏度不易控制,因此需要对它进行化学改性,扩大其应用领域。首先以瓜尔胶和环氧丙烷合成了羟丙基瓜尔胶,用核磁共振和红外光谱表征了羟丙基瓜尔胶的结构,并用分光光度计法测定了羟丙基瓜尔胶的取代度。以水不溶物和黏度为指标进行了系统的研究,确定了最佳工艺条件,改性后的羟丙基瓜尔胶水不溶物由原来的12%降为5%以内,黏度则下降不是很大,1%的水溶液黏度为2000-2500mPas,交联性能和未改性的瓜尔胶相当,产品性能达到了要求,并大大降低了成本。为了制备阳离子瓜尔胶,合成了3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵阳离子醚化剂,用IR、NMR、MS和DSC等方法对其结构进行了表征,并优化了反应条件。以此阳离子中间体制备了瓜尔羟丙基氯化铵。以含氮量为指标,考察各因素的影响,确定了最优工艺条件,瓜尔羟丙基氯化铵的含氮量达到0. 6%,取代度达到0. 54,黏度基本未变,灼烧残余控制在6%以内。本论文还研究了两性离子瓜尔胶,以磷酸盐和瓜尔胶反应,首先制得了瓜尔胶磷酸酯,然后再和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵反应合成了两性离子瓜尔胶,此产物中阴阳离子取代基可能位于同一链节上,也可能位于不同的链节上,所得产物的等电点为pl=6. 3-6. 6。为了得到阴阳离子取代基位于同一链节上的类磷脂瓜尔胶,合成了3-氯-2-羟丙基磷酸酯盐和磷酸酯基甜菜碱两种中间体。通过质谱、核磁共振和红外光谱验证了化合物的结构,以磷酸酯基甜菜碱中间体和瓜尔胶反应制取类磷脂瓜尔胶,以取代度为指标确定了最优工艺条件。类磷脂瓜尔胶的等电点pI=7. 4-8. 6。所得产物具有较强的耐盐性。

论文目录:

摘要

Abstract

引言

第一章 文献综述

1． 1 瓜尔胶的结构

1． 2 瓜尔胶的理化性能

1． 3 瓜尔胶的应用

1． 3． 1 瓜尔胶在食品工业中的应用

1． 3． 2 瓜尔胶在其它行业中的应用

1． 4 瓜尔胶的化学改性

1． 4． 1 瓜尔胶化学改性的原理

1． 4． 2 尔胶化学改性的方法

1． 5 改性瓜尔胶的合成及应用

1． 5． 1 非离子瓜尔胶

1． 5． 1． 1 非离子瓜尔胶的合成

1． 5． 1． 2 羟丙基瓜尔胶的性能及应用

1． 5． 2 阳离子瓜尔胶

1． 5． 2． 1 阳离子瓜尔胶的合成

1． 5． 2． 2 阳离子瓜尔胶的应用

1． 5． 3 阴离子瓜尔胶

1． 5． 4 羟烷基阴离子瓜尔胶

1． 5． 5 羟烷基阳离子瓜尔胶

1． 5． 6 两性离子瓜尔胶

1． 5． 6． 1 阴阳两性瓜尔胶的合成

1． 5． 6． 2 两性离子瓜尔胶的性能及应用

1． 6 选题的目的及意义

1． 7 本论文的主要内容

1． 7． 1 非离子瓜尔胶的合成

1． 7． 2 阳离子瓜尔胶的合成

1． 7． 3 两性离子瓜尔胶的合成

第二章 羟丙基瓜尔胶的合成

第一部分 实验

2． 1 仪器与药品

2． 2 羟丙基瓜尔胶的制备原理

2． 3 羟丙基瓜尔胶的简要生产工艺

2． 4 羟丙基瓜尔胶的主要技术指标及测定方法

2． 4． 1 表观黏度的测定方法

2． 4． 2 取代度测定方法

2． 4． 3 水不溶物含量测定

2． 4． 4 交联性能测定

2． 4． 5 水分测定

第二部分 结果与讨论

2． 5 正交实验设计及反应结果

2． 5． 1 反应配方优化

2． 5． 2 反应条件优化

2． 6 羟丙基瓜尔胶的生产工艺优化

2． 6． 1 氢氧化钠用量对羟丙基瓜尔胶性能的影响

2． 6． 1． 1 氢氧化钠用量对羟丙基瓜尔胶黏度的影响

2． 6． 1． 2 氢氧化钠用量对羟丙基瓜尔胶水不溶物的影响

2． 6． 2 醚化温度对羟丙基瓜尔胶性能的影响

2． 6． 2． 1 醚化温度对羟丙基瓜尔胶黏度的影响

2． 6． 2． 2 醚化温度对羟丙基瓜尔胶水不溶物的影响

2． 6． 3 醚化时间对羟丙基瓜尔胶性能的影响

2． 6． 3． 1 醚化时间对羟丙基瓜尔胶黏度的影响

2． 6． 3． 2 醚化时间对羟丙基瓜尔胶水不溶物的影响

2． 7 羟丙基瓜尔胶的取代度

2． 8 羟丙基瓜尔胶的结构表征

2． 8． 1 羟丙基瓜尔胶的核磁共振谱图

2． 8． 2 羟丙基瓜尔胶的红外光谱

2． 9 羟丙基瓜尔胶的交联能力

2． 10 羟丙基瓜尔胶的成本预算

2． 10． 1 环氧丙烷的用量

2． 10． 2 有机溶剂用量

2． 10． 3 水的用量

2． 10． 4 有机酸的用量

2． 11 小结

第三章 阳离子瓜尔胶的合成

第一部分 实验

3． 1 仪器与药品

3． 1． 1 仪器

3． 1． 2 药品

3． 2 CHPTMAC的合成与表征

3． 2． 1 CHPTMAC的合成机理

3． 2． 2 CHPTMAC的合成方法

3． 2． 3 CHPTMAC含量的测定

3． 2． 4 CHPTMAC的确定

3． 3 阳离子瓜尔胶的制备方法

3． 4 阳离子瓜尔胶的主要技术指标及检测方法

3． 4． 1 表观黏度的测定

3． 4． 2 灼烧残余的测定

3． 4． 3 含氮量的测定

3． 4． 4 挥发物的测定

3． 4． 5 活性物含量的计算

3． 4． 6 阳离子瓜尔胶的摩尔取代度的计算

第二部分 结果与讨论

3． 5 CHPTMAC的合成

3． 5． 1 正交实验设计及结果

3． 5． 2 CHPTMAC收率的影响因素

3． 5． 2． 1 反应温度的影响

3． 5． 2． 2 反应配比的影响

3． 5． 2． 3 总反应时间的影响

3． 5． 2． 4 总反应时间在1． 5h左右，考虑环氧丙烷滴加时间的影响

3． 5． 2． 5 反应pH值的影响

3． 5． 2． 6 CHPTMAC合成的最佳工艺

3． 5． 3 高纯样品的制备

3． 5． 3． 1 去除ECH和DCP

3． 5． 3． 2 去除双季铵盐

3． 5． 3． 3 去除三甲铵盐酸盐

3． 5． 4 CHPTMAC的结构表征

3． 5． 4． 1 DSC差热扫描法

3． 5． 4． 2 质谱图

3． 5． 4． 3 样品的红外光谱图

3． 5． 4． 4 样品的NMR谱图

3． 6 阳离子瓜尔胶的合成

3． 6． 1 正交实验设计及反应结果

3． 6． 1． 1 反应条件优化

3． 6． 1． 2 反应配比优化

3． 6． 2 阳离子瓜尔胶的生产工艺优化

3． 6． 2． 1 碱化温度的影响

3． 6． 2． 2 碱化时间的影响

3． 6． 2． 3 季铵化温度的影响

3． 6． 2． 4 季铵化时间的影响

3． 6． 2． 5 碱催化剂用量的影响

3． 6． 2． 6 溶剂用量的影响

3． 6． 2． 7 醚化剂用量的影响

3． 7 阳离子瓜尔胶的性能测试

3． 7． 1 阳离子瓜尔胶的含氮量

3． 7． 2 灼烧残余与挥发物含量

3． 7． 3 阳离子瓜尔胶的取代度

3． 7． 4 阳离子瓜尔胶的黏度

3． 8 小结

第四章 两性离子瓜尔胶的合成

第一部分 实验

4． 1 仪器与药品

4． 1． 1 仪器

4． 1． 2 药品

4． 2 磷酸酯瓜尔胶的合成

4． 2． 1 磷酸酯瓜尔胶的合成原理

4． 2． 2 磷酸酯瓜尔胶的合成方法

4． 2． 3 磷酸酯瓜尔胶取代度的测定

4． 2． 3． 1 总磷的测定

4． 2． 3． 2 游离磷的测定

4． 2． 3． 3 磷酸酯瓜尔胶取代度的计算

4． 3 磷酸酯基甜菜碱两性中间体的合成与表征

4． 3． 1 磷酸酯基甜菜碱两性中间体的合成机理

4． 3． 2 3-氯-2-羟丙基磷酸酯盐的合成方法

4． 3． 3 3-氯-2-羟丙基磷酸酯的确定

4． 3． 4 3-氯-2-羟丙基磷酸酯收率的测定

4． 3． 5 磷酸酯基甜菜碱两性中间体的合成方法

4． 3． 6 磷酸酯基甜菜碱两性中间体反应终点的测定

4． 3． 7 磷酸酯基甜菜碱两性中间体的确定

4． 4 类磷脂两性瓜尔胶的合成

4． 4． 1 类磷脂两性瓜尔胶的合成原理

4． 4． 2 类磷脂两性瓜尔胶的合成方法

4． 4． 3 类磷脂两性瓜尔胶取代度的测定

第二部分 结果与讨论

4． 5 磷酸酯瓜尔胶合成

4． 5． 1 磷酸酯瓜尔胶的取代度

4． 5． 2 磷酸酯瓜尔胶合成的影响因素

4． 5． 2． 1 磷酸盐用量对取代度的影响关系

4． 5． 2． 2 尿素用量对取代度的影响关系

4． 5． 2． 3 pH值对取代度的影响关系

4． 5． 2． 4 反应温度对取代度的影响关系

4． 5． 2． 5 反应时间对取代度的影响关系

4． 6 磷酸酯基甜菜碱两性中间体的合成

4． 6． 1 3-氯-2-羟丙基磷酸酯合成的影响因素

4． 6． 1． 1 反应时间对3-氯-2-羟丙基磷酸酯收率的影响

4． 6． 1． 2 水的加入量对3-氯-2-羟丙基磷酸酯收率的影响

4． 6． 1． 3 反应温度对3-氯-2-羟丙基磷酸酯收率的影响

4． 6． 1． 4 其他因素对3-氯-2-羟丙基磷酸酯收率的影响

4． 6． 2 3-氯-2-羟丙基磷酸酯的结构表征

4． 6． 2． 1 质谱图

4． 6． 2． 2 核磁共振谱图

4． 6． 2． 3 红外光谱图

4． 6． 3 磷酸酯基甜菜碱两性中间体合成的影响因素

4． 6． 4 磷酸酯基甜菜碱两性中间体合成的表征

4． 7 类磷脂两性瓜尔胶的合成的影响因素

4． 7． 1 方法一

4． 7． 2 方法二

4． 7． 2． 1 应温度对取代度的影响

4． 7． 2． 2 反应时间对取代度的影响

4． 7． 2． 3 投料比对取代度的影响

4． 7． 2． 4 产物的除杂

4． 7． 3 两种合成方法的比较

4． 8 类磷脂瓜尔胶的物理化学性能测试

4． 8． 1 产物的等电点

4． 8． 2 类磷脂瓜尔胶的其他性能

4． 9 小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

发布时间: 2005-07-04

参考文献

• [1].瓜尔胶改性粘合剂的制备及在纺织领域的应用[D]. 吴晓飞.苏州大学2018
• [2].同位两性离子型瓜尔胶的湿法制备及其在卷烟纸中的应用[D]. 朱莹.江南大学2012
• [3].两性离子型瓜尔胶的制备及其性能研究[D]. 熊燕.中北大学2007
• [4].瓜尔胶衍生物的制备、表征及其助留助滤性能研究[D]. 申冉.曲阜师范大学2017
• [5].改性瓜尔胶/聚氨酯复合微球的制备及性能研究[D]. 范倩.西南交通大学2017
• [6].对甲苯磺酸—乙酸酐化学法测定羟乙基瓜尔胶羟乙基摩尔取代度[D]. 何凌萨.四川大学2007
• [7].瓜尔胶的接枝改性研究[D]. 邱蓓.长春工业大学2011
• [8].阳离子淀粉/改性瓜尔胶复合增强剂制备及其在造纸应用[D]. 万新星.江南大学2013
• [9].羧甲基羟乙基瓜尔胶的制备及在造纸中的初步应用[D]. 赵昱.江南大学2016
• [10].磺酸基羟丙基瓜尔胶的制备和在造纸中的初步应用[D]. 曹军胜.江南大学2012

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