專利名稱：一種季銨化谷朊蛋白質(zhì)的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙領(lǐng)域，特別涉及一種季銨化谷朊蛋白質(zhì)的合成方法。
背景技術(shù)：
谷朊蛋白是一種植物蛋白質(zhì)，是小麥、玉米等谷物加工淀粉后的殘余物。 谷朊蛋白可作為造紙技術(shù)的強度增強助劑，其蛋白質(zhì)分子鏈上有許多的活性 基團，如氨基、羥基、羧基等，具有特別的反應(yīng)性，能與紙中纖維素分子上 的羥基產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合，使紙纖維之間的結(jié)合力增大，提高紙張的物理強度。 但是，由于谷朊蛋白含有較多的疏水性氨基酸和不帶電荷的氨基酸，分子內(nèi) 疏水作用區(qū)域較大，溶解度較低，往往不能滿足造紙生產(chǎn)的需要，其應(yīng)用具有 很多局限性。因此，常對谷朊蛋白進行改性，以改善其功能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng) 域。目前常用的改性方法有水解方法、?；蚣句@化方法。水解方法改性， 只能提高谷朊蛋白的溶解度，對提高植物纖維的結(jié)合效果不好，同時因為水 解降低了蛋白質(zhì)的分子量，不能用于增強纖維強度；?；男圆荒芴岣叩鞍?的溶解度，改性后也不能用作纖維增強劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，提供一種環(huán)境友好、成 本低、工藝簡單的季銨化谷朊蛋白質(zhì)的合成方法。 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)
一種季銨化谷朊蛋白質(zhì)的合成方法，包括下述步驟首先采用次鹵酸鹽 對谷朊蛋白進行前處理，谷朊蛋白與次鹵酸鹽的質(zhì)量比為1: 1~1: 2，使谷 朊蛋白上的游離酰胺基轉(zhuǎn)化成為脂肪氨基，增強谷朊蛋白的溶解性能和反應(yīng) 性能；然后采用質(zhì)量比為l: 1~1: 1. 5的陽離子季銨環(huán)氧氯化物與前處理后 的谷朊蛋白進行接技反應(yīng)，生成含有季銨鹽陽離子改性的谷朊蛋白。
所述谷朊蛋白是一種谷物蛋白質(zhì)，俗名面筋，具體可為小麥谷朊蛋白質(zhì)、 玉米谷朊蛋白質(zhì)。
所述次鹵酸鹽為MXO，其中M為H、 Na、 K、 Ca或NH4， X為CI或Br;優(yōu)選氯或溴的次鹵酸鹽；具體可為次溴酸、次溴酸鈉鹽、次溴酸鉀鹽、 次溴酸鈣鹽、次溴酸銨鹽、次氯酸、次氯酸鈉鹽、次氯酸鉀鹽或次氯酸銨鹽。
所述前處理的反應(yīng)時間為1 6小時，反應(yīng)溫度為10~60°C。 所述陽離子季銨環(huán)氧氯化物優(yōu)選氯化N， N， N-三甲基環(huán)氧丙烷。 所述接技反應(yīng)的反應(yīng)時間為1 6小時，反應(yīng)溫度為30 70°C。 本發(fā)明的反應(yīng)式如式(1)所示
<formula>formula see original document page 4</formula>經(jīng)過本發(fā)明改性后的谷朊蛋白溶解度增加，能很好在水溶液中分散，加 入到漿料中與纖維充分接觸吸附。谷朊蛋白分子鏈上的陽離子與植物纖維分 子上的羧基等基團結(jié)合，使得纖維間的結(jié)合力大大提高，紙張的各種性能有 明顯的改善。在紙頁干燥時，使纖維交聯(lián)從而達到提高強度的目的。季銨化 谷朊蛋白使紙張的干抗張指數(shù)提高23.8%，濕強保留率提高到15%，耐破指 數(shù)提高22%、撕裂指數(shù)提高47%。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點和效果
(1) 通過次鹵酸鹽的前處理反應(yīng)，可以提高蛋白分子鏈上的脂肪氨基 的含量，有利季銨化反應(yīng)，提高蛋白與植物纖維的結(jié)合。
(2) 通過次鹵酸鹽的前處理反應(yīng)，可以提高谷朊蛋白的溶解性能，更 適合植物纖維(紙漿)的施膠使用。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不 限于此。
實施例1
首先將谷朊蛋白溶于0. 1摩爾/升的氫氧化鈉溶液，然后加入30%的次 氯酸鈉溶液，谷朊蛋白與次氯酸鈉(按固含量計算)的質(zhì)量比為1: 1，溫 度控制在6(TC，反應(yīng)1小時，得到前處理的谷朊蛋白。接著與季胺化試劑
(氯化N，N，N-三甲基環(huán)氧丙垸)反應(yīng)，質(zhì)量比為l: 1，反應(yīng)溫度5(TC，反
應(yīng)時間6小時，得到季銨化谷朊蛋白。 實施例2
首先將谷朊蛋白溶于0. 1摩爾/升的氫氧化鈉溶液，然后加入30%的次 溴酸鈉溶液，質(zhì)量比為l: 1.5，溫度控制在6(TC，反應(yīng)1小時，得到前處 理的谷朊蛋白。接著與季胺化試劑(氯化N，N，N-三甲基環(huán)氧丙烷)反應(yīng)， 質(zhì)量比為l: 1.1，反應(yīng)溫度3(TC，反應(yīng)時間6小時，得到季銨化谷朊蛋白。
實施例3
首先將谷朊蛋白溶于0. 1摩爾/升的氫氧化鈉溶液，然后加入30%的次 氯酸銨溶液，質(zhì)量比為l: 1.1，溫度控制在6(TC，反應(yīng)1小時，得到前處 理的谷朊蛋白。接著與季胺化試劑(氯化N，N，N-三甲基環(huán)氧丙烷)反應(yīng)， 質(zhì)量比為l: 1.2，反應(yīng)溫度7(TC，反應(yīng)時間4小時，得到季銨化谷朊蛋白。
實施例4
首先將谷朊蛋白溶液溶于O. 1摩爾/升的氫氧化鈉溶液，然后加入30%的 次溴酸鉀溶液，質(zhì)量比為l: 2，溫度控制在1(TC，反應(yīng)3小時，得到前處 理的谷朊蛋白。接著與季胺化試劑(氯化N，N，N-三甲基環(huán)氧丙烷)反應(yīng)， 質(zhì)量比為1: 1. 5，，反應(yīng)溫度7(TC，反應(yīng)時間3小時，得到季銨化谷朊蛋白。
實施例5
首先將谷朊蛋白溶于0. 1摩爾/升的氫氧化鈉溶液，然后加入30%的次 氯酸鈉溶液，質(zhì)量比為l: 1.5，溫度控制在3(TC，反應(yīng)2小時，得到前處 理的谷朊蛋白。接著與季胺化試劑(氯化N，N，N-三甲基環(huán)氧丙烷)反應(yīng)， 質(zhì)量比為l: 1.5，反應(yīng)溫度30。C，反應(yīng)時間5小時，得到季銨化谷朊蛋白。
實施例6
首先將谷朊蛋白溶于0. 1摩爾/升的氫氧化鈉溶液，然后加入30%的次 氯酸鈣溶液，質(zhì)量比為1: 1.6，溫度控制在1(TC，反應(yīng)6小時，得到前處 理的谷朊蛋白。接著與季胺化試劑(氯化N，N，N-三甲基環(huán)氧丙垸)反應(yīng)， 質(zhì)量比為l: 1.5，反應(yīng)溫度60'C，反應(yīng)時間l小時，得到季銨化谷朊蛋白。 實施例7
首先將谷朊蛋白溶于0. 1摩爾/升的氫氧化鈉溶液，然后加入30%的次 氯酸銨溶液，質(zhì)量比為1: 1.6，溫度控制在3(TC，反應(yīng)2小時，得到前處 理的谷朊蛋白。接著與季胺化試劑(氯化N，N，N-三甲基環(huán)氧丙烷)反應(yīng)， 質(zhì)量比為l: 1.1，反應(yīng)溫度30。C，反應(yīng)時間4小時，得到季銨化谷朊蛋白。
實施例8
首先將谷朊蛋白溶于0. 1摩爾/升的氫氧化鈉溶液，然后加入30%的次 溴酸鉀溶液，質(zhì)量比為l: 1.8，溫度控制在2(TC，反應(yīng)3小時，得到前處 理的谷朊蛋白。接著與季胺化試劑(氯化N，N，N-三甲基環(huán)氧丙烷)反應(yīng)， 質(zhì)量比為l: 1.3，反應(yīng)溫度40。C，反應(yīng)時間4小時，得到季銨化谷朊蛋白。
實施例9
首先將谷朊蛋白溶于0. 1摩爾/升的氫氧化鈉溶液，然后加入30%的次 溴酸銨溶液，質(zhì)量比為l: 1.5，溫度控制在6(TC，反應(yīng)3小時，得到前處 理的谷朊蛋白。接著與季胺化試劑(氯化N，N，N-三甲基環(huán)氧丙烷)反應(yīng)， 質(zhì)量比為l: 1.1，反應(yīng)溫度7(TC，反應(yīng)時間4小時，得到季銨化谷朊蛋白。
權(quán)利要求
1、一種季銨化谷朊蛋白質(zhì)的合成方法，其特征在于包括下述步驟首先采用次鹵酸鹽對谷朊蛋白進行前處理，谷朊蛋白與次鹵酸鹽的質(zhì)量比為1∶1～1∶2，使谷朊蛋白上的游離酰胺基轉(zhuǎn)化成為脂肪氨基；然后采用質(zhì)量比為1∶1～1∶1.5的陽離子季銨環(huán)氧氯化物與前處理后的谷朊蛋白進行接技反應(yīng)，生成含有季銨鹽陽離子改性的谷朊蛋白。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的季銨化谷朊蛋白質(zhì)的合成方法，其特征在于 所述次鹵酸鹽為次溴酸、次溴酸鈉鹽、次溴酸鉀鹽、次溴酸鈣鹽、次溴酸銨 鹽、次氯酸、次氯酸鈉鹽、次氯酸鉀鹽或次氯酸銨鹽。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的季銨化谷朊蛋白質(zhì)的合成方法，其特征在于 所述前處理的反應(yīng)時間為1~6小時，反應(yīng)溫度為10 6(TC。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的季銨化谷朊蛋白質(zhì)的合成方法，其特征在于所述陽離子季銨環(huán)氧氯化物為氯化N， N， N」三甲基環(huán)氧丙烷。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的季銨化谷朊蛋白質(zhì)的合成方法，其特征在于所述接技反應(yīng)的反應(yīng)時間為1~6小時，反應(yīng)溫度為30~70°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種季銨化谷朊蛋白質(zhì)的合成方法，首先采用次鹵酸鹽對谷朊蛋白進行前處理，谷朊蛋白與次鹵酸鹽的質(zhì)量比為1∶1～1∶2，使谷朊蛋白上的游離酰胺基轉(zhuǎn)化成為脂肪氨基；然后采用質(zhì)量比為1∶1～1∶1.5的陽離子季銨環(huán)氧氯化物與前處理后的谷朊蛋白進行接技反應(yīng)，生成含有季銨鹽陽離子改性的谷朊蛋白。通過次鹵酸鹽的前處理反應(yīng)，可以提高蛋白分子鏈上的脂肪氨基的含量，有利季銨化反應(yīng)，提高蛋白與植物纖維的結(jié)合；可以提高谷朊蛋白的溶解性能，更適合植物纖維(紙漿)的施膠使用。
文檔編號D21H17/22GK101182687SQ200710032
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者付時雨, 詹懷宇, 敏 鄧 申請人:華南理工大學(xué)