[發(fā)明專利]一步醚化制備羧甲基羥烷基瓜爾膠粉的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410599052.5
• 申請(qǐng)日: 2014-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN104277138A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋純亮;倪佳倩;吳曙光;朱虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東廣浦生物科技有限公司
• 主分類號(hào): C08B37/00
• 分類號(hào): C08B37/00
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種羧甲基羥烷基瓜爾膠的制備方法，具體涉及一種一步醚化制備羧甲基羥烷基瓜爾膠粉的方法。

背景技術(shù)

瓜爾膠是從廣泛種植于印度、巴基斯坦的瓜爾豆的胚乳中分離、提取、純化得到的一種植物膠。其主要成分為半乳甘露聚糖，就其分子結(jié)構(gòu)來說是一種非離子多糖，主鏈由甘露糖為單元，通過1，4位連接而成，側(cè)鏈由半乳糖組成，以1，6鍵同主鏈相連。甘露糖與半乳糖的比例約為2:1，隨產(chǎn)地不同二者比例有細(xì)微變化。瓜爾膠的相對(duì)分子量一般在20萬(wàn)-200萬(wàn)，瓜爾膠是良好的天然水溶性增稠劑，它是目前已知的水溶性最好的天然高分子化合物之一，廣泛應(yīng)用于造紙、紡織、食品和石油等行業(yè)。

瓜爾膠原粉只能溶解在水溶液中，并且在水中溶解速度慢、水不溶物含量高等缺陷在很大程度上限制它的應(yīng)用。長(zhǎng)時(shí)間以來起國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)及公司一直專注于對(duì)瓜爾膠粉進(jìn)行化學(xué)改性來提高其自身的性能，滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。羧甲基羥丙基瓜爾膠(CMHPG)作為瓜爾膠改性的重要產(chǎn)物之一，具有溶解速度快、耐高溫等突出優(yōu)點(diǎn)，在油田壓裂液領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

US?3723409先合成羥丙基瓜爾膠，再與羧甲基化醚化劑反應(yīng)制備羧甲基羥丙基瓜爾膠。US?3723408羧甲基化醚化劑用量為原料質(zhì)量的0.5-5％，用量小，得到產(chǎn)品的羧甲基取代度低；并且反應(yīng)結(jié)束后需要酸中和處理。

WO2013/186093A1專利中，采用的是先制備羧甲基瓜爾膠，再羥丙基化的步驟；反應(yīng)后處理需要酸中和；沒有洗滌步驟，得到的產(chǎn)品含有5-25％副產(chǎn)物。

《化工時(shí)刊》第21卷第2期發(fā)表的《羧甲基羥丙基瓜爾膠合成工藝的研究》，報(bào)道的方法中采用氯乙酸為羧甲基化醚化劑，氯乙酸毒性較大，接觸或吸入其高濃度蒸汽，對(duì)身體造成極大傷害；另外，酸性較強(qiáng)，對(duì)設(shè)備腐蝕性大。

CN?201010283155.2以瓜爾膠粉為原料，以醇-水體系為載體，堿性條件下先與氯乙酸反應(yīng)生成羧甲基瓜爾膠，再同環(huán)氧丙烷反應(yīng)合成羧甲基羥丙基瓜爾膠。

CN?201010107820.2以瓜爾膠粉為原料，以醇-水體系為載體，堿性條件下先合成羧甲基瓜爾膠，再同環(huán)氧丙烷反應(yīng)合成羧甲基羥丙基瓜爾膠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種一步醚化制備羧甲基羥烷基瓜爾膠粉的方法，一步同時(shí)加入羧甲基化醚化劑和羥烷基化醚化劑，操作簡(jiǎn)便，縮短反應(yīng)工序跟反應(yīng)時(shí)間，并且反應(yīng)過程中不使用有機(jī)溶劑作為載體，大大降低有機(jī)溶劑使用量。得到的產(chǎn)品水不溶物含量低，交聯(lián)性能好，具有很好的造縫及攜沙功能，在油田壓裂液領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明所述的一步醚化制備羧甲基羥烷基瓜爾膠粉的方法，是向瓜爾膠片中加入堿化劑水溶液，進(jìn)行堿化反應(yīng)，堿化反應(yīng)完成后，一步同時(shí)加入羧甲基化醚化劑和羥烷基化醚化劑進(jìn)行醚化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行后處理得到成品。

其中，

所述的堿化劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀的一種或兩種，優(yōu)選氫氧化鈉，堿化劑溶液濃度優(yōu)選10-40wt％。堿化劑水溶液中的水與瓜爾膠片質(zhì)量比為0.3～3:1，堿化劑水溶液中的堿化劑與瓜爾膠片質(zhì)量比為0.02～0.2:1。堿化劑的用量與羧甲基羥烷基瓜爾膠的取代度要求相關(guān)，要求達(dá)到的取代度越高，用堿量越大。

所述的堿化反應(yīng)的溫度為20～80℃，反應(yīng)時(shí)間為2～60min。

所述的羧甲基化醚化劑為氯乙酸鈉。可以直接固體投入反應(yīng)體系，也可以配成溶液使用。

所述的羥烷基化醚化劑為環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷或1,2-環(huán)氧丁烷中的一種或多種。

所述的羧甲基化醚化劑與瓜爾膠片質(zhì)量比為0.05～0.4:1，羥烷基化醚化劑與瓜爾膠片質(zhì)量比為0.05～1:1。羧甲基化醚化劑用量跟產(chǎn)品中對(duì)羧甲基取代度的要求有關(guān)，用量越大，取代度要高。羥烷基化醚化劑用量越大，羥烷基取代度越高。

所述的醚化反應(yīng)的溫度為30～80℃，反應(yīng)時(shí)間為30～120min。

所述的后處理步驟為降溫，過濾，洗滌，粉碎，干燥得到成品。

所述的后處理中降溫溫度為20-40℃；干燥溫度為40-70℃。

洗滌使用醇-水溶液，優(yōu)選為80％甲醇水溶液、80％異丙醇水溶液或80％乙醇水溶液的一種或多種。

干燥可以采用常壓鼓風(fēng)干燥，也可采用真空干燥，通過分析水分含量來控制干燥時(shí)間。

所得的羧甲基羥烷基瓜爾膠粉的羧甲基摩爾取代度為0.01～0.2，羧甲基羥烷基瓜爾膠粉的羥烷基摩爾取代度為0.01～0.9。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：