瓜爾豆膠的流變性質
    
  瓜爾豆膠是一種優良、高效的水溶性增稠劑。當加熱時,瓜爾豆膠液會可逆地變稀;另外,當升高的溫度被保持時,瓜爾豆膠溶液又會隨著時間的延長而不可逆地降解。不過,瓜爾豆膠的某些羥烷基衍生物,在相當大的程度上,可以阻止“因長時間受高溫而帶來的不可逆降解現象”的發生,下面重點從黏度和切變力效應2個方面來講述瓜爾豆膠的流變性質。
    
  一、黏度:瓜爾豆膠是中性多糖,相對分子質量約2030萬,在冷水中就能充分水化,水化的時間一般需要兩個小時。1%的瓜爾豆膠溶液的黏度為3560pa·s,且黏度與粒徑、制備條件和溫度等有十分密切的關系。瓜爾豆膠溶液的黏度隨膠粒直徑的減少而增加。瓜爾豆膠水化的速率會隨溫度的上升而加快,如果溶液溫度維持在85,只需要10分鐘,瓜爾豆膠即可充分水化,溶液的黏度也將達到最大值。但是,如果長時間對瓜爾豆膠溶液進行高溫加熱,會使瓜爾豆膠降解,并使瓜爾豆膠溶液的黏度下降。
    
  天然的瓜爾豆膠溶液的酸堿度為中性;而經過化學處理的瓜爾豆膠水溶液的ph值會有所變化。瓜爾豆膠水溶液的ph值在89時,可達最快的水化速率;當溶液的ph值大于10或小于4時,瓜爾豆膠的水化速度則會變得很慢。所以,在實際應用中,應該等瓜爾豆膠充分水化后,再調節溶液的ph值。另外,當溶液中含有蔗糖等其他強親水性物質時,瓜爾豆膠的水化速率也會下降,所以,在應用時,也須等瓜爾豆膠充分水化后,再加入蔗糖等親水性物質。測度表明,05%以上的瓜爾豆膠溶液呈非牛頓流體的假塑性流體特性,具有攪稀性能。ph值在3510范圍內變化時,對瓜爾豆膠溶液的性狀的影響并不明顯。ph值在68范圍內,瓜爾豆膠溶液的黏度可以達到最大值。
    
  瓜爾豆膠具有良好的無機鹽類兼容性能,耐受一價金屬鹽和食鹽等的濃度可達60%;但高價金屬離子,會使瓜爾豆膠的濃解度下降。在控制溶液ph值的情況下,瓜爾豆膠與交聯劑和硼酸鹽、金屬離子等反應,可生成稍帶彈性的黏稠狀物質。瓜爾豆膠還能形成具有一定強度的水溶性薄膜。
    
  瓜爾豆膠是一種直鏈大分子物質,直鏈上的羥基可與某些親水性膠體及淀粉形成氫鍵。瓜爾豆膠與小麥淀粉的混合水溶液,加熱之后,可以取得更高的黏度。瓜爾豆膠與黃原膠具有協同增黏作用,但與卡拉膠則沒有協同作用。
    
  二、切變力效應。在通常使用的濃度下,瓜爾豆膠溶液的塑變值幾乎為零。也就是說,當使用輕微的切變力時,瓜爾豆膠溶液便會開始流動。瓜爾豆膠溶液的表現黏度,會隨著切變速度的增加而明顯下降,并達到一個最低極限值。
    
  瓜爾豆膠的分子結構,可以通過很高的切變速度,發生不可逆的降解。例如,將瓜爾豆膠溶液從一個罐傳送到另外一個罐時,在高速泵的驅動下,便可發生不可逆的降解。這樣的分子結構的破壞,與切變力的等級和切變力作用的時間有關,在一定的切變速度下,被降解的溶液黏度會逐漸降低。這種性質也表現在它們的黏度一切變速度曲線形狀的改變方面,曲線變平,則表明瓜爾豆膠溶液缺乏假塑性,而且形狀趨向于牛頓液體線性特性曲線。
    
  研究表明,混合醚衍生物羧甲基羥丙基瓜爾豆膠具有特殊意義的切變力特性曲線的變化。這種衍生物在懸浮液中收容不溶性質點的能力比瓜爾豆膠及其他衍生物的能力更強。在很低的切變速度下,一個典型的顆粒在重力作用下自由下落,瓜爾豆膠的混合醚衍生物呈現非常高的表現黏度。
    
  較低的黏度、較低的相對分子質量的瓜爾豆膠和瓜爾豆膠衍生物,比高黏度、高相對分子質量的瓜爾豆膠及其衍生物來說,具有更低的假塑性,并且更加符合牛頓流體定律。
    
  
    
  瓜爾豆膠的反應活性
    
  瓜爾豆膠是一種天然高聚物,構成這種高聚物的環狀中性糖的結構中含有許多羥基(每個糖單體平均含有三個羥基)。瓜爾豆膠與其他物質的種種反應,可以用這些羥基的位置和數目加以解釋。
    
  一、衍生反應。瓜爾豆膠通過羥基官能團,容易進行醚化和酯化反應。這些反應包括:與單氯醋酸進行的羧甲基化反應,與乙烯或丙烯環氧化物進行的羥烷基化反應,與許多含有環氧基或活潑氯的季銨進行的季銨化反應。
    
  當瓜爾豆膠分子與上述這些試劑反應,產生取代基時,其性質會發生明顯的變化,變化的程度與試劑的類型、數量和反應條件等因素都有關系。
    
  荷電基團與瓜爾豆膠分子相結合,最易引起瓜爾豆膠性質的改變。例如,陰離子基團(羧甲基反應)和陽離子基團(季銨化反應)改變了瓜爾豆膠分子與無機鹽,水合的礦物質和纖維素的表面、有機染料的反應方式。企業根據這些變化規律,可以開發出不同的產品,以充分發揮瓜爾豆膠的作用。根據生產需要,可以加強或減弱吸附作用的速率和程度,提高或降低絮凝作用,使凝膠化變得更加容易,并改善配伍狀況。羧甲基化反應,由于能夠溶解某些由工業加工過程帶來的雜質,因而具有改善瓜爾豆膠溶液澄清度的效果。
    
  羥烷速化反應,能夠大大促進瓜爾豆膠在“與水可混溶的溶劑”中的溶解度和配伍性。例如,在乙醇溶液中,瓜爾豆膠衍生物溶解度的增加,就是衍生反應的結果。
    
  通過羥烷基化反應,可改善瓜爾豆膠與電解質的配伍性。例如,瓜爾豆膠的某些衍生物與一些種類的二、三價金屬鹽溶液的稠度,比對照組要高出許多。在這種溶液中,瓜爾豆膠將不與水發生水合反應。

2010-09-17

瓜爾膠的應用

 瓜爾豆膠的流變性質  瓜爾豆膠是一種優良、高效的水溶性增稠劑。當加熱時,瓜爾豆膠液會可逆地變稀;另外,當升高的溫度被保持時,瓜爾豆膠溶液又會隨著時間的延長而不可逆地降解。不過,瓜爾豆膠的某些羥烷基衍

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