2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸接枝改性瓜爾膠的制備與性能研究

李 琦，李紹英，牛春梅

(河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018)

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2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸接枝改性瓜爾膠的制備與性能研究

李 琦，李紹英，牛春梅

(河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018)

為改善瓜爾膠與其他組分的相容性及耐鹽性，以可生物降解的瓜爾膠為原料，過硫酸鉀和亞硫酸鈉為氧化還原引發(fā)體系，將2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)接枝到瓜爾膠分子上。研究AMPS用量、引發(fā)劑用量、引發(fā)劑滴加時間、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、分散劑與瓜爾膠的質(zhì)量比(浴比)、分散劑中乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)等因素對接枝反應(yīng)的影響，確定較佳反應(yīng)條件。制得的磺酸基瓜爾膠衍生物膠液穩(wěn)定，黏度較高，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的KCl鹽水溶液中黏度下降很小，具有良好的耐鹽性。將其按一定比例與牙膏成分進(jìn)行混合，其與牙膏組分的相容性好，膏體穩(wěn)定且改善了脫尾現(xiàn)象，滿足作為水性膏體黏結(jié)劑的要求。

天然高分子化學(xué)；瓜爾膠；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；氧化還原；接枝；黏度

李 琦，李紹英，牛春梅.2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸接枝改性瓜爾膠的制備與性能研究[J].河北工業(yè)科技,2016,33(5):373-378.

LI Qi，LI Shaoying, NIU Chunmei.Study on the preparation and the properties of modification guar gum grafting 2-acrylamide-2-methyl propane sulfonic acid[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2016,33(5):373-378.

瓜爾膠是從瓜爾豆胚乳中提取的天然非離子半乳甘露聚糖，其分子結(jié)構(gòu)主鏈?zhǔn)荄-甘露糖以β-1,4-糖苷鍵鏈接，側(cè)鏈?zhǔn)怯蓡蝹€的D-半乳糖以α-1,6-糖苷鍵不均勻地與主鏈某些C6位鏈接，是一種具有無毒副作用、可降解、可食用等特點(diǎn)的可再生資源[1-5]。隨著中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對環(huán)境污染問題日益關(guān)注，瓜爾膠、淀粉等天然高分子材料的研究逐步引起了人們的重視[6]。針對瓜爾膠分子質(zhì)量大、溶解度低、水溶膠耐酸和耐冷凍能力弱、抗菌性能差、黏度不穩(wěn)定、易降解發(fā)臭的特點(diǎn)[7]，將其進(jìn)行化學(xué)和物理改性的研究比較活躍，如羧甲基化、羥丙基化、硫酸酯化、磷酸酯化、羧甲基羥丙基型、季銨鹽型等[8-11]。相比較而言，中國對瓜爾膠的研究起步較晚，對瓜爾膠的研究相對較少[12]。而國外對瓜爾膠的研究較為活躍，每年著名雜志會發(fā)表很多文章，對瓜爾膠的應(yīng)用研究和應(yīng)用領(lǐng)域拓展起到了很大作用[10-11,13-14]。

非離子型羥丙基瓜爾膠由于其膠液穩(wěn)定被廣泛用作牙膏的增稠劑[15]，每年牙膏行業(yè)羥丙基瓜爾膠的需求量高達(dá)500 t。由于環(huán)氧丙烷為甲級危險品，實(shí)際生產(chǎn)操作過程中存在很大的安全隱患，尤其是在夏季危險性更高，而且廠家反映用其做牙膏增稠劑封口時存在拖尾現(xiàn)象，成條骨架性差，大大影響了牙膏的生產(chǎn)效率，而高檔牙膏目前使用的卡拉膠、羥乙基纖維素價格偏高[16]，因此研制一種新型的瓜爾膠衍生物代替羥丙基瓜爾膠、卡拉膠、羥乙基纖維素用于牙膏行業(yè)勢在必行。

瓜爾膠的化學(xué)改性方法主要有4種，分別是官能團(tuán)衍生法、接枝聚合法、交聯(lián)法和酶降解法[17]。采用接枝的方法將含有特定功能基的單體接枝到瓜爾膠上，既能使產(chǎn)品具有均聚單體的性能，又能使瓜爾膠分子鏈增加，相對分子質(zhì)量增大，增加其增稠效果。目前研究最多的是丙烯酰胺[18]、丙烯腈[19]、丙烯酸[20]、甲基丙烯酸酯[21-22]等單體與瓜爾膠進(jìn)行接枝反應(yīng)。有關(guān)瓜爾膠與2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸鈉接枝研究鮮見報道。

本課題的主要目的是：采用接枝方法制備一種新型的含磺酸基的瓜爾膠衍生物，多糖分子結(jié)構(gòu)上磺酸基的引入可賦予膠液穩(wěn)定性和高耐鹽性；制備含磺酸基的瓜爾膠衍生物，測試膠液的表觀黏度，研究膠液的穩(wěn)定性，探索其用作牙膏增稠劑的可能性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

1)試劑 瓜爾膠、羧甲基瓜爾膠和羥丙基瓜爾膠，工業(yè)品，商丘市益源科技有限公司提供；AMPS，K2S2O8，無水Na2SO3，NaOH，HCl和無水乙醇，均為分析純。

2)儀器 恒溫水浴鍋，HH-2型，江蘇省金壇市宏華儀器廠提供；電熱鼓風(fēng)干燥箱，101-0AB型，天津市泰斯特儀器有限公司提供；721分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司提供；旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)，NDJ-1型，上海精密科學(xué)儀器有限公司提供。

1.2 接枝聚合物制備

將10 g瓜爾膠粉分散在一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的乙醇水溶液中制成懸浮液。用攪拌器緩慢攪拌，同時通入N2作保護(hù)氣，隨后分別間隔一定時間加入Na2SO3溶液和K2S2O8溶液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的NaOH溶液中和AMPS至pH值為7，逐滴加入。反應(yīng)一定時間后，抽濾，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的酒精洗滌3次，50 ℃下烘干、粉碎得到產(chǎn)品。按式(1)和式(2)計(jì)算產(chǎn)品的增重效率(C)和增重率(G)。

(1)

(2)

式中：W0為投料瓜爾膠粉的質(zhì)量，g；W1為接枝粗產(chǎn)物的質(zhì)量,g；W2為AMPS的質(zhì)量,g。

1.3 接枝產(chǎn)物穩(wěn)定性和耐鹽性的測定

選擇3個黏度不同的接枝樣品配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的水溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的KCl水溶液，靜置一定時間，用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測其黏度，與原瓜爾膠溶液比較，確定膠液穩(wěn)定性和耐鹽性。

2 結(jié)果與討論

2.1AMPS用量對接枝反應(yīng)的影響

保持瓜爾膠粉的用量10g，反應(yīng)溫度為45 ℃，反應(yīng)時間為3h，引發(fā)劑的用量為2×10-3mol，引發(fā)劑的滴加時間為8min, 浴比(分散劑與瓜爾膠的質(zhì)量比，下同)為2.8，分散劑中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%不變，考察AMPS的用量對接枝反應(yīng)的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 AMPS用量對接枝反應(yīng)的影響Fig.1 Influence of AMPS content on grafting reaction

由圖1可知，隨著AMPS用量的增加，增重率和增重效率增大，并且增重效率在AMPS為3.5 g時最大，之后趨向于平穩(wěn)。這是因?yàn)閱误w濃度增大，每個自由基平均引發(fā)接枝的單體數(shù)目增多，接枝支鏈的分子量增大，因而增重效率、增重率上升。當(dāng)單體量較大時，一方面，反應(yīng)速度加快，導(dǎo)致體系黏度上升，阻礙了單體在體系中的擴(kuò)散，單體向接枝鏈自由基擴(kuò)散受阻，不利于接枝共聚反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，因此增重效率、增重率有所下降。另一方面，單體易發(fā)生均聚，均聚物鏈增長速度大于生成接枝鏈的增長速度，單體的均聚起主導(dǎo)作用，這兩種聚合競爭的結(jié)果使增重效率增長不明顯。當(dāng)單體總質(zhì)量為3.5 g，瓜爾膠的質(zhì)量為10 g時，獲得較好的接枝反應(yīng)效果，所以本研究采用瓜爾膠與單體的質(zhì)量比為3∶1。

2.2 引發(fā)劑用量對接枝反應(yīng)的影響

保持瓜爾膠粉的用量為10 g，AMPS的用量為3.5 g，反應(yīng)溫度為45 ℃，反應(yīng)時間為3 h，引發(fā)劑的滴加時間為13 min, 浴比為2.8，乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%不變，考察引發(fā)劑的用量對接枝反應(yīng)的影響，結(jié)果如表1所示。

表1 引發(fā)劑用量對接枝反應(yīng)的影響

由表1可知，增重率和增重效率在引發(fā)劑的量為2.0×10-3mol時達(dá)到最大。起初，隨著引發(fā)劑用量的增加，在瓜爾膠骨架上產(chǎn)生的自由基增加，因而能引發(fā)更多的單體參與反應(yīng)，使增重率和增重效率都增大。達(dá)到一定量后繼續(xù)增加，引發(fā)劑引發(fā)單體產(chǎn)生均聚的幾率增大，因而使增重率和增重效率下降。

2.3 引發(fā)劑的滴加時間對接枝反應(yīng)的影響

保持瓜爾膠粉的用量為10 g，AMPS的用量為3.5 g，反應(yīng)溫度為45 ℃，反應(yīng)時間為3 h，引發(fā)劑的用量為2.0×10-3mol，浴比為2.8，乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%不變，考察引發(fā)劑的滴加時間對接枝反應(yīng)的影響，結(jié)果見表2。

由表2可知，當(dāng)引發(fā)劑反應(yīng)時間較短時，加入單體，增重率和增重效率較小。隨著反應(yīng)時間的增長，增重率和增重效率增加，在13 min時出現(xiàn)最大值，然后隨時間的增加，增重率和增重效率開始下降。

表2 引發(fā)劑滴加時間對接枝反應(yīng)影響

開始短時間內(nèi)，引發(fā)劑分解的自由基少，瓜爾膠分子鏈上生成的活性點(diǎn)少，接枝幾率小。自由基聚合鏈增長迅速的特點(diǎn)迫使單體分子在有限數(shù)量的活性鏈上聚合，從而形成過高分子量的聚合物，因此，產(chǎn)物的黏度較大。隨著反應(yīng)時間的延長，體系中生成的自由基增多，瓜爾膠分子鏈上的活性點(diǎn)較多，接枝的幾率增大，分子鏈較短，纏結(jié)較少，因此產(chǎn)物黏度較小。當(dāng)時間過長，體系中引發(fā)自由基濃度過大，有一部分容易發(fā)生誘導(dǎo)分解或被籠蔽效應(yīng)消耗掉，過多的自由基加速了活性鏈的終止，導(dǎo)致含自由基瓜爾膠大分子鏈終止，因而使增重率和增重效率下降。

2.4 反應(yīng)時間對增重率的影響

保持瓜爾膠粉的用量為10 g，AMPS的用量為3.5 g，反應(yīng)溫度為45 ℃，引發(fā)劑的用量為2.0×10-3mol，引發(fā)劑的滴加時間為13 min, 浴比為2.8，乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%不變，考察反應(yīng)時間對接枝反應(yīng)的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 反應(yīng)時間對接枝反應(yīng)的影響Fig.2 Influence of reaction time on grafting reaction

由圖2可知，增重效率和增重率在反應(yīng)時間為3 h時出現(xiàn)最大值。這是因?yàn)榉磻?yīng)的開始階段，單體、引發(fā)劑的濃度都較高，反應(yīng)較快，而后單體濃度降低，同時，隨著接枝鏈的增長，反應(yīng)體系的黏度也增大，阻礙了單體自由擴(kuò)散的空間，致使反應(yīng)變慢。隨著時間的延長，部分瓜爾膠降解溶解性提高，適宜時間為3 h。

2.5 反應(yīng)溫度對接枝反應(yīng)的影響

雖然氧化還原引發(fā)劑分解溫度比較低，在聚合的過程中膠液比較穩(wěn)定，可在常溫下引發(fā)，但是在膠液聚合的前期，膠粒的形成和初期的鏈增長都是需要能量的。所以還是需要加熱升溫的。

保持瓜爾膠粉的用量為10 g，AMPS的用量為3.5 g，反應(yīng)時間為3 h，引發(fā)劑的用量為2.0×10-3mol，引發(fā)劑的滴加時間為13 min，浴比為2.8, 乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%不變，考察單獨(dú)改變反應(yīng)溫度時對接枝反應(yīng)的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 反應(yīng)溫度對接枝反應(yīng)的影響Fig.3 Influence of reaction temperature on grafting reaction

由圖3可看出增重效率和增重率均隨溫度的升高，先增大后減小。溫度為45 ℃時，增重效率和增重率達(dá)到最大值。這是因?yàn)檫^硫酸鹽是熱引發(fā)型引發(fā)劑，溫度較低時，K2S2O8分解速率較低，生成的自由基較少，增重率和增重效率都較低。溫度高有利于瓜爾膠粒子溶脹以及瓜爾膠自由基與單體的碰撞，鏈增長速率增大，使得以上2個參數(shù)增大。但是溫度過高時單體運(yùn)動能力加強(qiáng)，易使游離基相互碰撞而失活，同時鏈轉(zhuǎn)移速率、均聚反應(yīng)速率以及鏈終止速率都相應(yīng)增大，使接枝效率降低。故最佳反應(yīng)溫度為45 ℃。

2.6 浴比對接枝反應(yīng)的影響

保持瓜爾膠粉的用量為10 g，AMPS的用量為3.5 g，反應(yīng)時間為3 h，引發(fā)劑的用量為2.0×10-3mol，引發(fā)劑的滴加時間為13 min，乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%不變，考察浴比對接枝反應(yīng)的影響，結(jié)果見表3。

表3 浴比對接枝反應(yīng)的影響

由表3可知，增重率和增重效率隨著浴比增大而先增大后小。這是因?yàn)楫?dāng)體系浴比小時反應(yīng)液較黏稠，體系黏度上升，妨礙了引發(fā)劑和單體在體系中的擴(kuò)散，不利于接枝共聚反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，單體的均聚可能起主導(dǎo)作用。當(dāng)體系浴比較大時，溶液中所含溶劑量大，溶液中單體濃度較小，與自由基碰撞的幾率就小，也不易發(fā)生接枝反應(yīng)。

2.7 分散劑中乙醇含量對接枝反應(yīng)的影響

保持瓜爾膠粉的用量為10 g，AMPS的用量為3.5 g，引發(fā)劑的用量為2.0×10-3mol，引發(fā)劑的滴加時間為13 min，反應(yīng)時間為3 h，反應(yīng)溫度為45 ℃，浴比為2.8不變，考察分散劑中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對接枝反應(yīng)的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對接枝反應(yīng)的影響Fig.4 Influence of ethanol percentage on grafting reaction

由圖4可知，分散劑中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%時，有利于接枝反應(yīng)進(jìn)行。當(dāng)乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)小時，瓜爾膠溶脹，體系黏度上升，阻礙了單體在體系中擴(kuò)散，不利于接枝反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，故增重效率和增重率均有所下降。當(dāng)乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)大時，體系中含水量少，瓜爾膠粒子溶脹不好，引發(fā)劑、單體不能進(jìn)入瓜爾膠粒子內(nèi)部，造成增重率較小。

2.8 磺化瓜爾膠穩(wěn)定性

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的原瓜爾膠溶液和實(shí)驗(yàn)室合成的不同磺化瓜爾膠溶液。靜置一定時間后測其表觀黏度，結(jié)果見表4。

表4 磺化瓜爾膠與原瓜爾膠穩(wěn)定性比較

由表4可知，磺化瓜爾膠溶液較穩(wěn)定、不易降解、耐霉變。瓜爾膠上引入了磺酸基團(tuán)，改善了瓜爾膠水溶液易腐敗變質(zhì)的缺陷。

對成品與比較品(羧甲基瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法：取成品與比較品各1.0 g分別溶解在100 g水和100 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的KCl溶液(簡稱2%KCl溶液)中，2 h后用旋轉(zhuǎn)黏度劑測定其表觀黏度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 磺化瓜爾膠與其他改性瓜爾膠耐鹽性比較

表5結(jié)果表明含磺酸基的瓜爾膠衍生物比市售的羧甲基瓜爾膠和羥丙基瓜爾膠具有較好的耐鹽穩(wěn)定性。

選擇2種黏度不同的自合成磺酸基瓜爾膠樣品送至重慶冷酸靈牙膏廠，按一定比例與牙膏成分進(jìn)行混合后與目前牙膏用改性瓜爾膠進(jìn)行比較，溶液穩(wěn)定性和膏體穩(wěn)定性見表6。

表6 不同樣品溶液穩(wěn)定性和膏體穩(wěn)定性比較

表6結(jié)果表明含磺酸基的瓜爾膠衍生物的溶液穩(wěn)定性高，與牙膏組分的相容性好，膏體穩(wěn)定且改善了脫尾現(xiàn)象。

3 結(jié) 論

對瓜爾膠與AMPS的接枝反應(yīng)工藝以及配方進(jìn)行優(yōu)化，得到如下結(jié)論：在通入氮?dú)?，瓜爾膠粉的用量為10 g，AMPS 的用量為3.5 g，引發(fā)劑的用量為2.0×10-3mol，引發(fā)劑的滴加時間為13 min、浴比為2.8、分散劑中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%、反應(yīng)時間為3 h、反應(yīng)溫度為45 ℃的條件下，所制得的磺酸基瓜爾膠衍生物膠液的增重率可以達(dá)到60%以上，且黏度較大，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和耐鹽性都得到了提高，與羧甲基瓜爾膠和羥丙基瓜爾膠相比，合成的磺酸基瓜爾膠與牙膏組分的相容性好，膏體穩(wěn)定且改善了脫尾現(xiàn)象。

[1] MCCLEARY B V. Enzymic hydrolysis, fine structure and gelling interaction of legume-seedD-galacto-D-mannans[J]. Carbohydrate Research, 1979,71(1): 205-230.

[2] MCCLEARY B V, CLARK A H, DEA L C M, et al. The fine structures of carob and guar galactomannans[J]. Carbohydrate Research, 1985,139(1): 237-260.

[3] Shin Nisso Kako Company Limited. Drying Compositions and Wrapped Drying Materials Comprise Deliquescent Salts of Alkaline Earth Metals, CMC Orguar Gum and Vermiculite Dand or Pearlite[P].JP: 19820102892,1982-01-02.

[4] VENKATAIAH S, MAHADEVAN E G. Rheological properties of hydroxypropyl- and sodium carboxymethyl-substituted guar gums in aqueous solution[J]. Journal of Applied Polymer Science, 1982, 27(5):1533-1548.

[5] 顧穎慧,楊青. 食品級瓜爾膠應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù),2015,35(16):247.

[6] 孫琪娟,徐軍禮,孫長順. 天然瓜爾膠改性研究[J]. 當(dāng)代化工,2014,43(10):1971-1973.

SUN Qijuan, XU Junli,SUN Changshun. Modification of natural guar gum[J].Contemporary Chemical Industy, 2014,43(10):1971-1973.

[7] NAYAK B R，SINGH R P. Comparative studies on the flocculation characteristics of polyacrylamide grafted guar gum and hydroxypropyl guar gum[J].Polymer International,2001,50(8):875-884.

[8] 顧宏新. 羧甲基羥丙基瓜爾膠的制備與表征[D].成都：四川大學(xué),2007.

GU Hongxin.Preparation and Characterization of Carboxylmethyl Hydroxypropyl Guar Gum[D]. Chengdu: Sichuan University,2007.

[9] 吳萌,陳雁南,孫立田,等. 一種合成季銨鹽陽離子瓜爾膠的新方法[J]. 現(xiàn)代化工,2014,34(7):113-115.

WU Meng, CHEN Yannan, SUN Litian, et al. A new synthetic method for cationic guar gum[J].Modern Chemial Industy, 2014,34(7):113-115.

[10]DESHMUKH S R，SINGH R P. Drag reduction effectiveness,shear stability and biodegradation resistance of guargum-based graft copolymers[J]. Journal of Applied Polymer Science,1987,33(6):1963-1975.

[11]BAJPAI U D N，ALKA J,SEEP R. Grafting of polyacrylamide onto guar gum using K2S2O8ascorbic acid redox system[J]. Journal of Applied Polymer Science,1990,39(1112):2187-2204.

[12]熊燕,胡志勇. 兩性離子型瓜爾膠的合成研究[J]. 化工時刊,2007,21(1):37-39.

XIONG Yan,HU Zhiyong.Synthesis of zwitterionic guargum[J].Chemical Industry Times,2007,21(1):37-39.

[13]吉毅,李宗石,喬衛(wèi)紅. 瓜爾膠的化學(xué)改性[J]. 日用化學(xué)工業(yè),2005,35(2):111-114.

JI Yi, LI Zongshi, QIAO Weihong. Chemical modification of guar gum[J].China Surfactant Detergent & Cosmetics, 2005,35(2):111-114.

[14]ABDULLAH M F, GHOSH S K, BASU S, et al. Cationic guar gum orchestrated environmental synthesis for silver nano-bio-composite films[J]. Carbohydrate Polymers, 2015, 134(5):439-448.

[15]SZOPINSKI D, KULICKE W M, LUINSTRA G A. Structure-property relationships of carboxymethyl hydroxypropyl guar gum in water and a hyperentanglement parameter[J]. Carbohydrate Polymers, 2015,119: 159-166.

[16]戰(zhàn)紅. 羥乙基纖維素的制備及性能研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2009.

ZHAN Hong.Study on Prearation and Properties of Hydroxyethyl Cellulose[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2009.

[17]姜楠. 羧甲基羥丙基瓜爾膠的合成及性能[D].沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué),2012.

JIANG Nan.Synthesis and Properties of Carboxylmethyl Hydroxypropyl Guar Gum[D].Shenyang: Shenyang Univer-sity of Technology, 2012.

[18]BEHARI K, TAUNK K, TRIPATHI M. Cu+2/mandelic acid redox pair initiated graft copolymerization acrylamide onto guar gum[J]. Journal of Applied Polymer Science, 1999, 71(5):739-745.

[19]THIMMA R T, REDDY N S, TAMMISHETTI S. Synthesis and characterization of guar gum-graft-polyacrylonitrile[J]. Polymers for Advanced and Technologies, 2003,14(10): 663-668.

[20]TAUNK K, BEHARI K. Graft copolymerization of acrylic acid onto guar gum[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2000, 77(1): 39-44.

[21]HOWD H P, SAMUI S, KUNDU T,et al. Graft copolymerization of methyl methacrylate onto guar gum with cericammonium sulfate/dextrose redox pair[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2001, 82: 3520-3525.

[22]RAVAL D K, PATEL R G, PATEL V S. Grafting of methyl methacrylate onto guar gum by hydrogen peroxide initiation[J]. Journal of Applied Polymer Science, 1988, 35(8): 2201-2209.

Study on the preparation and the properties of modification guar gum grafting 2-acrylamide-2-methyl propane sulfonic acid

LI Qi， LI Shaoying, NIU Chunmei

(School of Material Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China)

To improve the compatibility of guar with other components and salt tolerance, 2-acrylamide-2-methyl propane sulfonic acid (AMPS) is grafted onto macromolecular structure of guar gum by using biodegradable guar gum as raw material and potassium persulfate (K2S2O8) and sodium sulfite(Na2SO3) as redox initiation system. The influence of AMPS content, initiators content, initiators feeding time, reaction time, reaction temperature, liquor radio, ethanol percentage of dispersant on grafting efficiency is investigated to get better reaction conditions. The sulfonic guar gum derivatives glue is stable and high viscous, and the glue has good salt tolerance, with viscosity decreased very slightly in 2% potassium chloride solution (KCl). Mixing with toothpaste ingredients at a certain proportion, the glue has a good compatibility with toothpaste components, and it improves the tail off phenomenon and meet the requirements as an aqueous binder.

natural polymer chemistry; guar gum; 2-acrylamide-2-methyl propane sulfonic acid; redox; graft; viscosity

1008-1534(2016)05-0373-06

2016-03-10;

2016-04-11；責(zé)任編輯：王海云

河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究青年基金(2010238)

李 琦(1991—)，男，河北邢臺人，碩士研究生，主要從事天然多糖改性方面的研究。

牛春梅副教授。E-mail:sjzncm@163.com

O636.1+2

A

10.7535/hbgykj.2016yx05003