摘 要

瓜尔胶作为一种天然半乳甘露聚糖胶，因其良好的水溶性和增塑性，在造纸、石油等加工行业被广泛应用，但其活性羟基大部分蜷缩在瓜尔胶分子内部，无法暴露在反应环境中，并且不能快速水合和溶胀，增稠能力差，溶解速度慢，故在实际应用中需要对其改性。羟丙基瓜尔胶相比于瓜尔胶，其水不溶物含量下降、增稠能力增强，应用范围更为广泛，故对瓜尔胶进行羟丙基化改性有很深远的现实意义。

本文以水不溶物含量和表观粘度为目标，通过正交实验来确定制备羟丙基瓜尔胶的最优反应配比和最优反应条件。同时采用红外光谱法和核磁共振两种方法来表征羟丙基瓜尔胶的结构，应用分光光度法来测量羟丙基瓜尔胶的摩尔取代度。结果表明：优化后的反应配比是4.25g环氧丙烷、0.3g环氧丙烷、60ml乙醇和7.5g水；优化后的反应条件是碱化时间30min，碱化温度25℃，醚化时间4h，醚化温度50℃。

本文对水溶剂法制备羟丙基瓜尔胶进行了初步尝试。

关键词：瓜尔胶；羟丙基瓜尔胶；反应配比；反应条件；优化

Abstract

As a natural galactomannan gum, guar gum is widely used in the paper, oil and other processing industries，because of its good water-soluble and plasticity，but most of its active hydroxyl curled up in the guar gum, can not be exposed Environment and can not quickly hydration and swelling.Because of its poor thickening ability and the slow dissolution rate , so it needs to be modified in the practical application. In this experiment, we will use organic solvent method and water solvent method to modify the preparation of hydroxypropyl guar gum. Compared with guar gum, the content of water insoluble is decreased and the thickening ability is enhanced, so its application range is more extensive.

In this experiment, the optimal reaction ratio and optimum reaction conditions for the preparation of hydroxypropyl guar gum were determined by 18 experiments in the presence of water insoluble content and apparent viscosity. On the one hand, infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance were used to characterize the structure of hydroxypropyl guar to ensure that hydroxypropyl was successfully attached to guar gum. On the other hand, spectrophotometry was used to measure hydroxypropyl guar Rubber molar degree of substitution, while the use of nuclear magnetic resonance from the side to prove the degree of substitution of hydroxypropyl guar gum.

In this paper, the preparation of hydroxypropyl guar gum by water solvent method was carried out.

Keywords：guar gum；hydroxypropyl guar gum；reaction ratio；reaction conditions；optimize

目录

第1章 绪论 1

1.1 瓜尔胶的简介 1

1.1.1瓜尔胶的结构 1

1.1.2瓜尔胶的理化性质 1

1.2 瓜尔胶的现实应用 2

1.3瓜尔胶的改性 3

1.4 国内外研究现状 5

1.5 研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施 6

1.5.1 研究内容 6

1.5.2 研究目标 6

1.5.3 研究意义 6

第2章 羟丙基瓜尔胶的制备与性能表征 8

2.1 羟丙基瓜尔胶的制备简介 8

2.2 实验材料与仪器设备 8

2.3 制备方法与性能表征 9

2.3.1 羟丙基瓜尔胶的制备工艺 9

2.3.2 羟丙基瓜尔胶的性能测试方法 10

第3章 有机溶剂法正交实验的设计与优化 13

3.1反应配比优化 13

3.2反应条件优化 14

3.3摩尔取代度的计算 16

第4章 结果与讨论 18

4.1红外光谱分析 18

4.2 核磁共振分析 18

4.3 不同摩尔取代度的测试方法的比较 19

4.4 交联性能的分析 19

4.5 两种制备方法的比较 19

4.6 前景与展望 20

参考文献 22

致谢 24

第1章 绪论

1.1 瓜尔胶的简介

瓜尔胶多来自印度瓜尔豆的内胚乳，是乳白色的粉末，可溶于水后形成溶胶，不溶于有机溶剂。其结构式如图1.1所示。因其特殊的物化性质，例如具有良好的水溶性和增塑性，被广泛应用于医药、食品、油田、建材、农药等领域。随着社会和经济的发展，各国环境问题越来越严峻，人们对于材料的选择利用和开发研究，越来越集中在天然高分子物质上，而瓜尔胶就是其中一种。瓜尔胶作为一种天然的半乳糖胶，来源于天然的植物，对环境无污染。此外，我国对于瓜尔胶的研究比国外迟了二三十年，但随着科技的发展，瓜尔胶的研究领域进一步扩大，我国也加大了对瓜尔胶的研究。

图1.1 瓜尔胶的结构式

1.1.1瓜尔胶的结构

瓜尔胶分子量在100万到200万之间，是非离子型高分子，主要成分是半乳甘露聚糖。主链由β—1,4糖苷键与甘露糖相互连接形成，而侧链则由α—1,6糖苷键与半乳糖形成，主链与侧链交互形成瓜尔胶多枝的空间结构。通常，半乳糖和甘露糖之比为1:2。从整体上来看，瓜尔胶根据半乳糖和甘露糖的比例不同，其性质也有所不同。

1.1.2瓜尔胶的理化性质

⑴水溶性

瓜尔胶易溶于水，作为水溶性高分子聚合物，在乙醇中只有较低的溶解度。