本发明专利技术涉及羟乙基摩尔取代度（ＨＥ－ＭＳ）为约０．７－１．３的水溶性羟乙基纤维素（ＨＥＣｓ）及其衍生物。所述ＨＥＣｓ在增稠含水体系上比现有技术的ＨＥＣ产品更加有效并且在低水活性体系中显示出独特的流变性。所述ＨＥＣｓ与现有技术和市售ＨＥＣ产品的区别在于其具有小于０．２１的未取代脱水葡萄糖三聚体比例（Ｕ３Ｒ）以及大于９０重量％的水溶性。本发明专利技术还涉及制备所述水溶性、低取代ＨＥＣｓ的独特的连续碱性还原的羟乙基化方法以及其在功能体系中的用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及纤维素醚组合物、其衍生物、制备该组合物的方法以及其在 功能体系中的用途。更具体而言，本专利技术涉及羟乙基摩尔取代度(HE-MS)为 0.7-1.3的水溶性羟乙基纤维素(HECs)及其衍生物。本专利技术还涉及制备所述水 溶性、低取代HECs的连续的碱性还原的羟乙基化方法以及其在功能体系中的用途o
技术介绍
羟乙基纤维素(HEC)为通常通过使碱性纤维素与环氧乙烷(EO)反应而制 备的纤维素醚。通常，纤维素的EO对脱水葡萄糖单元的摩尔比大于1.5以向 纤维素骨架提供足够的水溶性。HEC为一种水溶性/水溶胀性聚合物，，其通常 用于增加功能体系的含水介质的粘度，所述功能体系例如个人护理和家居产 品、油漆、建筑材料产品、纸张涂层、油田介质、乳液、乳胶组分等。此外， 高分子量HEC在制药工业中用作赋形剂以在可控释放应用中提供可溶胀扩散 屏障(swellable diffusion barrier)。在通过由单阶段的纤维素的乙氧基化而制备的市售HEC中，羟亚乙基取 代基几乎无规地分布于聚合物的脱水葡萄糖链段之中。公开了 HEC制备的现 有技术的实例为US专利2,572,039、 2,682,535、 2,744,894和3，131，177。另一 类市售的HEC产品为更高取代的HEC，其中环氧乙烷在两步中反应，从而降 低未取代的脱水葡萄糖单元的量。这导致形成了更不易于受到酶降解影响的 纤维素衍生物，即对生物降解增强的抵抗力。公开了制备该类HEC的现有技 术的实例为US专利3,131,176、加拿大专利1014289和US专利申请US 2005/0139130 Al。具有这些类EO取代模式的HECs的溶液粘度通常取决于 纤维素骨架的分子量。2006年2月14日提交的题目为"Water-soluble, Low Substitution Hydroxyethylcellulose, Derivatives thereof, Process of Making, And Uses thereof,"的US专利申请序列11/353.621公开了非均匀取代("嵌段")的羟乙基纤 维素(HECs)及其衍生物，它们显示出在市购HEC产品中未知的缔合增稠性能。 这些嵌段HEC产品的特征在于称为未取代三聚体比例(U3R)的新参数，该参 数定义为未取代三聚体的摩尔分数对最多类的羟乙基取代的三聚体的摩尔分 数的比。对于HE-MS为1.3-5.0的嵌段产物的U3R大于0.21。此外，HEC可以用额外的取代基进行改性以改进功能。例如，US专利 4,228,277公开了使用具有10-24个碳原子的长链烷基改性剂。改性HEC的另 一个实例公开于US专利4，826，970中，该专利描述了羧甲基疏水改性的羟乙 基纤维素醚衍生物(CMHMHEC)，其在水基保护性涂料组合物中用作增稠剂和 保护性胶体。US专利4,904,772公开了含有具有2个或更多个疏水基的混合 疏水物的水溶性HEC衍生物，所述疏水基具有6-20个碳原子，其中一个疏水 基的碳链长度比其它疏水基长至少两个碳原子。US专利4,663,159公开了水 溶性的阳离子羟乙基纤维素。市售HEC产品在许多工业中为特别的增稠剂，因为其提供了想要的流变 性和增稠效率。然而，总存在着对基于HEC流变改性剂的需要，所述改性剂 会对水体系的增稠更为有效并且与体系中的组分和/或与其自身的作用更强， 从而可以获得额外的所需流变性。
技术实现思路
本专利技术的目的是新型的低取代HECs，其中EO沿纤维素骨架极其均匀地 分布以使其可溶于水。不同于现有技术中具有类似羟乙基摩尔取代(HE-MS) 及纤维素分子量的其它类型HEC，这种独特类型的HEC为水溶性的。可以用 疏水型、阳离子型或阴离子型试剂对这些低取代HECs进行进一步改性。该产品的优点为在类似浓度和分子量下，其提供了比常规市售的HEC更 高的溶液粘度。因此，更少量本专利技术的HEC可以产生相对于具有类似分子量 的相似市售HECs相当或更好的粘度。此外，令人惊讶地发现本专利技术的HECs 及其衍生物在低水活性溶液中是有效的增稠剂和悬浮剂，其中所述低水活性 溶液例如含有高浓度盐的那些或者含有小部分可互溶有机溶剂的那些。需要 用于广泛含水体系的通用增稠剂，因为纤维质、天然橡胶和合成卡波姆在仅含有低含量游离水可用的溶液中通常不溶解或者起作用。本专利技术的目的是具有的羟乙基团均匀地分布在纤维素骨架上的水溶性HECs，其中未取代脱水葡萄糖三聚体对最常出现的取代脱水葡萄糖三聚体的 比例(U3R)小于0.21并且羟乙基摩尔取代度大于约0.7且小于约1.3。 本专利技术的另一个目的是制备上述HEC组合物的淤浆法，其包括A) 使纤维素、水和碱在有机溶剂中并在足够温度下混合并反应充分的时 间以形成碱性纤维素混合物，其中水对脱水葡萄糖(AGU)的摩尔比为约5-35 且碱对AGU的摩尔比大于约1.6;B) 加入足够量的氧化乙烯以产生所需的羟乙基摩尔取代度(HE-MS);C) 连续加入充分量的酸以使碱对AGU的摩尔比降低至小于约0.4且大 于约0.04，同时使环氧乙烷与碱性纤维素在足够温度下反应充分的时间以形 成HE-MS大于约0.7且小于约1.3的水溶性HEC产物。通过上述方法制备的HEC产物可以任选地与至少一种其它的衍生试剂进一步反应以形成改性的HEC产品。同样，所述HEC或改性的HEC产品可以任选地与减粘剂进一步反应。 本专利技术还涉及包括水溶性、低HE-MS的HEC组合物或其衍生物的功能体系组合物。附图说明图1显示HEC聚合物的环氧乙烷分布图的条线图。 具体实施例方式已经令人惊讶地发现低HE-MS的水溶性HECs可以形成独特的流变学， 这在本专利技术以前是未注意到的，并且可以在羟乙基化制备过程中使用连续的 碱性还原而制备。本专利技术的目的是水溶性、低HE-MS的HECs及改性HECs(非离子型、阴 离子型和阳离子型)，其中分子中的大部分脱水葡萄糖(AGU)单元由环氧乙烷 (EO)取代。使这些HECs区别于现有技术的特征为在大于约0.7且小于约1.3 的HE-MS下的高度水溶性、以及结构参数、小于0.21的未取代三聚体比例 (U3R)。这类独特的几乎均匀羟乙基化的可溶性HECs由于非常低的HE-MS通过氢键键合显示出令人惊讶的缔合行为。因此，这些HECs与具有类似 HE-MS(羟乙基摩尔取代度)和纤维素分子量的其它类HECs相比，显示出显著 更高的溶液粘度。此外，它们在含盐溶液和贫溶剂中显示出优异的增粘力， 而市售HECs很难水合。根据本专利技术，所述水溶性、低HE-MS的HEC组合物还可以用一种或多 种非离子型、阴离子型和阳离子型取代基或其混合物进行改性。所述取代基 经由醚键、酯键或氨基甲酸酯键连接于HEC骨架上。当所述取代基具有非离子化学官能时，该取代基具有下式—R或—A-R，其中A为CH2-CH(OH);CH2-CH(OH)-CH2;(CH2-CH2-0)n，其中n=l-100;CH2-CH(OH)-CH2-0-(CH2-CH2-0)n，其中n=l-100;CH(R)-C(0)-CH2，并且R选自如下基团i) 具有l-30个碳原子的非环状或环状、饱和或不饱和、支链或直链的烃部分，ii) 具有l-30本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包含羟乙基均匀分布在纤维素骨架上的羟乙基纤维素（ＨＥＣ）的组合物，其中未取代三聚体比例（Ｕ３Ｒ）小于０．２１，水溶性大于约９０％，且羟乙基摩尔取代度大于约０．７并小于约１．３。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：PWF阿里兹，KM卢斯瓦尔迪，
申请(专利权)人：赫尔克里士公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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