一种改性明胶及其制备方法.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810629908.7 (22)申请日 2018.06.19 (71)申请人 成都纺织高等专科学校 地址 610097 四川省成都市犀浦泰山南街 186号 (72)发明人 杨东洁武昆夏佳 (74)专利代理机构 成都睿道专利代理事务所 (普通合伙) 51217 代理人 刘沁 (51)Int.Cl. C08L 89/00(2006.01) C08K 5/09(2006.01) (54)发明名称 一种改性明胶及其制备方法 (57)摘要 本发明属于明胶改性技术领域， 提供了一种 改

2、性明胶及其制备方法。 该改性明胶， 其原料包 括明胶和月桂酸； 所述明胶和所述月桂酸的质量 比为2-24： 1。 该改性明胶的表面活性好、 酰化率 高、 热变形温度高， 环境污染小。 该改性明胶的制 备方法， 将明胶和月桂酸混合得到混合物后， 向 混合物中加入四氢呋喃溶液， 第一次水浴加热至 65-70， 回流， 反应6h； 接着调节pH值为8.5-9， 第二次水浴加热至75-85反应2h， 冷却出料， 干 燥后得产品。 该制备方法设计科学， 操作简单， 接 枝率高， 制备得到的改性明胶具有优异的表面活 性。 权利要求书1页 说明书7页 附图3页 CN 108912697 A 2018.11.

3、30 CN 108912697 A 1.一种改性明胶， 其特征在于： 其原料包括明胶和月桂酸； 所述明胶和所述月桂酸的质 量比为2-24： 1。 2.根据权利要求1所述的改性明胶， 其特征在于： 所述明胶和所述月桂酸的质量比为3： 1。 3.一种如权利要求1所述的改性明胶的制备方法， 其特征在于： 将所述明胶和所述月桂 酸混合得到混合物后， 向所述混合物中加入四氢呋喃溶液， 第一次水浴加热至65-70， 回 流， 反应6h； 接着调节pH值为8.5-9， 第二次水浴加热至75-85反应2h， 冷却出料， 干燥后得 产品。 4.根据权利要求3所述的改性明胶的制备方法， 其特征在于： 所述四氢呋喃

4、溶液与所述 混合物的添加量比值为50ml： 6.25-9g。 5.根据权利要求3所述的改性明胶的制备方法， 其特征在于： 所述四氢呋喃溶液的浓度 为50-70。 6.根据权利要求5所述的改性明胶的制备方法， 其特征在于： 所述四氢呋喃溶液的浓度 为60。 7.根据权利要求3所述的改性明胶的制备方法， 其特征在于： 采用氢氧化钠进行调节pH 值。 8.根据权利要求3所述的改性明胶的制备方法， 其特征在于： 第一次水浴加热至68。 9.根据权利要求3所述的改性明胶的制备方法， 其特征在于： 第二次水浴加热至80。 权利要求书 1/1 页 2 CN 108912697 A 2 一种改性明胶及其制备方

5、法 技术领域 0001 本发明属于明胶改性技术领域， 具体地说， 涉及一种改性明胶及其制备方法。 背景技术 0002 明胶作为一类可降解、 生物相容性良好的生物大分子材料， 广泛应用于食品、 护 肤、 生物医学等领域。 而且明胶含有氨基、 羧基等活泼基团， 在不同介质中呈现了双亲性， 因 此在一定程度上具有表面活性， 不论从结构还是性能上考虑， 明胶可作为一类表面活性剂 的原料发展。 然而， 明胶也存在着不稳定、 容易热降解、 机械性能较差等缺点。 由此让人们想 到对明胶进行一系列的改性， 使它在不损坏原优点的同时改性其缺点。 然而， 现有技术中的 改性在实施上存在一定的困难， 在力学性能和两

6、相材料相容性方面也未有太大的突破。 发明内容 0003 针对现有技术中上述的不足， 本发明的第一目的在于提供一种改性明胶； 该改性 明胶的表面活性好、 酰化率高、 热变形温度高， 环境污染小。 0004 针对现有技术中上述的不足， 本发明的第二目的在于提供一种改性明胶的制备方 法； 该制备方法设计科学， 操作简单， 接枝率高， 制备得到的改性明胶具有优异的表面活性。 0005 为了达到上述目的， 本发明采用的解决方案是： 0006 一种改性明胶， 其原料包括明胶和月桂酸； 所述明胶和所述月桂酸的质量比为2- 24： 1。 0007 一种上述改性明胶的制备方法， 将明胶和月桂酸混合得到混合物后，

7、 向混合物中 加入四氢呋喃溶液， 第一次水浴加热至65-70， 回流， 反应6h； 接着调节pH值为8.5-9， 第二 次水浴加热至75-85反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 0008 本发明提供的一种改性明胶的有益效果是： 0009 (1)本发明利用明胶侧基上的氨基与月桂酸的羧基进行反应， 合成侧链含酰基的 大分子表面活性剂。 明胶与月桂酸的质量比为2-24： 1进行复配， 使得最终产品的接枝率高 于85， 最终产品的表面活性以及热变形温度大大提升。 0010 (2)本发明提供的改性明胶的制备方法设计科学简单高效， 各反应条件之间协同 配合， 能够制备得到物表面活性好、 酰化率高、 热

8、变形温度高， 环境污染小的改性明胶。 附图说明 0011 图1是实施例1-5提供的改性明胶以及明胶的热重分析图； 0012 图2是实施例1提供的改性明胶以及明胶的热重分析图； 0013 图3是实施例2提供的改性明胶以及明胶的热重分析图； 0014 图4是实施例3提供的改性明胶以及明胶的热重分析图； 0015 图5是实施例4提供的改性明胶以及明胶的热重分析图； 0016 图6是实施例5提供的改性明胶以及明胶的热重分析图。 说明书 1/7 页 3 CN 108912697 A 3 具体实施方式 0017 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将对本发明实施例中 的技术方案进行清楚

9、、 完整地描述。 实施例中未注明具体条件者， 按照常规条件或制造商建 议的条件进行。 所用试剂或仪器未注明生产厂商者， 均为可以通过市售购买获得的常规产 品。 0018 下面对本发明实施例提供的一种改性明胶及其制备方法进行具体说明。 0019 一种改性明胶， 其原料包括明胶和月桂酸； 明胶和月桂酸的质量比为2-24： 1。 0020 上述原料的选用及配比经过科学设计， 以使各种原料之间相互配合能够发挥协同 增效的作用， 采用这种配比， 能够大大提高制备的改性明胶的表面活性、 酰化率以及热变形 温度。 0021 进一步地， 发明人创造性地发型， 当按照明胶和月桂酸的质量比为3： 1进行复配 时，

10、 制备得到的改性明胶的表面活性更好、 酰化率更和热变形温度更高。 0022 需要说明的是， 在本实施例中， 明胶无毒、 无污染、 可降解。 近年来， 以明胶为表面 活性剂原料的工作开展得越来越多。 而据研究方向， 分为氨基酸系表面活性剂和水解蛋白 系表面活性剂。 发明人创造性地发现， 氨基酸分子骨架含有活泼氨基和羧基， 将明胶与月桂 酸结合， 可引入酰基获得可降解、 无污染、 性能甚至更好的表面活性剂。 0023 一种改性明胶的制备方法， 包括： 将明胶和月桂酸混合得到混合物后， 向混合物中 加入四氢呋喃溶液， 第一次水浴加热至65-70， 回流， 反应6h； 接着调节pH值为8.5-9， 第

11、二 次水浴加热至75-85反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 该制备方法各反应参数之间相互 协同配合， 设计科学， 操作简单， 接枝率高， 制备得到的改性明胶具有优异的表面活性。 0024 具体地， 在本实施例中， 进一步地， 四氢呋喃溶液的浓度为50-70， 进一步地为 60， 以使明胶与月桂酸能够充分溶解； 进一步地， 四氢呋喃溶液与混合物的添加量比值为 50ml： 6.25-9g， 以使明胶与月桂酸能够充分反应。 需要说明的是， 在本实施例中， 采用NaOH 进行调节pH值， NaOH为强碱， 且不会引入其他杂质。 进一步地， 在第一次水浴加热至68时， 反应更加充分； 第二次水浴加

12、热至80， 反应更加完全。 0025 以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。 0026 实施例1 0027 本实施例提供了一种改性明胶， 其原料包括明胶6g和月桂酸0.25g； 0028 本实施例提供了一种改性明胶的制备方法： 将6g明胶和0.25g月桂酸混合得到混 合物后， 向混合物中加入浓度为50的四氢呋喃溶液50ml， 第一次水浴加热至65， 回流， 反应6h； 接着调节pH值为8.5， 第二次水浴加热至75反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 0029 实施例2 0030 本实施例提供了一种改性明胶， 其原料包括明胶6g和月桂酸0.5g； 0031 本实施例提供了一种

13、改性明胶的制备方法： 将6g明胶和0.5g月桂酸混合得到混合 物后， 向混合物中加入浓度为50的四氢呋喃溶液50ml， 第一次水浴加热至65， 回流， 反 应6h； 接着调节pH值为8.5， 第二次水浴加热至75反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 0032 实施例3 0033 本实施例提供了一种改性明胶， 其原料包括明胶6g和月桂酸1g； 说明书 2/7 页 4 CN 108912697 A 4 0034 本实施例提供了一种改性明胶的制备方法： 将6g明胶和1g月桂酸混合得到混合物 后， 向混合物中加入浓度为50的四氢呋喃溶液50ml， 第一次水浴加热至65， 回流， 反应 6h； 接着调

14、节pH值为8.5， 第二次水浴加热至75反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 0035 实施例4 0036 本实施例提供了一种改性明胶， 其原料包括明胶6g和月桂酸2g； 0037 本实施例提供了一种改性明胶的制备方法： 将6g明胶和2g月桂酸混合得到混合物 后， 向混合物中加入浓度为50的四氢呋喃溶液50ml， 第一次水浴加热至65， 回流， 反应 6h； 接着调节pH值为8.5， 第二次水浴加热至75反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 0038 实施例5 0039 本实施例提供了一种改性明胶， 其原料包括明胶6g和月桂酸3g； 0040 本实施例提供了一种改性明胶的制备方法： 将6g

15、明胶和3g月桂酸混合得到混合物 后， 向混合物中加入浓度为50的四氢呋喃溶液50ml， 第一次水浴加热至65， 回流， 反应 6h； 接着调节pH值为8.5， 第二次水浴加热至75反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 0041 实施例6 0042 本实施例提供了一种改性明胶， 其原料包括明胶6g和月桂酸2g； 0043 本实施例提供了一种改性明胶的制备方法： 将6g明胶和2g月桂酸混合得到混合物 后， 向混合物中加入浓度为70的四氢呋喃溶液50ml， 第一次水浴加热至70， 回流， 反应 6h； 接着调节pH值为9， 第二次水浴加热至85反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 0044 实施

16、例7 0045 本实施例提供了一种改性明胶， 其原料包括明胶6g和月桂酸2g； 0046 本实施例提供了一种改性明胶的制备方法： 将6g明胶和2g月桂酸混合得到混合物 后， 向混合物中加入浓度为60的四氢呋喃溶液50ml， 第一次水浴加热至68， 回流， 反应 6h； 接着调节pH值为8.8， 第二次水浴加热至80反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 0047 对比例1 0048 本实施例提供了一种改性明胶， 其原料包括明胶6g和月桂酸0.2g； 0049 本实施例提供了一种改性明胶的制备方法： 将6g明胶和0.2g月桂酸混合得到混合 物后， 向混合物中加入浓度为50的四氢呋喃溶液50ml，

17、 第一次水浴加热至65， 回流， 反 应6h； 接着调节pH值为8.5， 第二次水浴加热至75反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 0050 对比例2 0051 本实施例提供了一种改性明胶， 其原料包括明胶6g和月桂酸4g； 0052 本实施例提供了一种改性明胶的制备方法： 将6g明胶和4g月桂酸混合得到混合物 后， 向混合物中加入浓度为50的四氢呋喃溶液50ml， 第一次水浴加热至65， 回流， 反应 6h； 接着调节pH值为8.5， 第二次水浴加热至75反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 0053 对比例3 0054 本实施例提供了一种改性明胶， 其原料包括明胶6g和月桂酸0.25g

18、； 0055 本实施例提供了一种改性明胶的制备方法： 将6g明胶和0.25g月桂酸混合得到混 合物后， 向混合物中加入浓度为45的四氢呋喃溶液50ml， 第一次水浴加热至60， 回流， 反应6h； 接着调节pH值为8， 第二次水浴加热至70反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 0056 对比例4 说明书 3/7 页 5 CN 108912697 A 5 0057 本实施例提供了一种改性明胶， 其原料包括明胶6g和月桂酸0.25g； 0058 本实施例提供了一种改性明胶的制备方法： 将6g明胶和0.25g月桂酸混合得到混 合物后， 向混合物中加入浓度为75的四氢呋喃溶液50ml， 第一次水浴加

19、热至80， 回流， 反应6h； 接着调节pH值为9.5， 第二次水浴加热至80反应2h， 冷却出料， 干燥后得产品。 0059 实验例1： 酰化率的测定 0060 实验方法： 准确称取1g明胶， 置于250ml的锥形瓶中， 加入100ml蒸馏水， 溶胀后在 45水浴中溶解， 然后用0.1mol/L的NaOH溶液将明胶溶液的pH值调至7.0， 然后再加入pH 9.0的甲醛溶液25ml， 连续搅拌， 再用0.02mol/L的NaOH溶液调pH至9.0， 记下所消耗NaOH的 毫升数， 滴定时温度保持在水浴35， 用pH计指示终点。 0061 计算公式： 0062 (NP-Ns)/NP 0063 式

20、中: ()-改性明胶的取代度； 0064 NP-每g原胶(除去灰分和水分)所消耗的NaOH溶液毫升数； 0065 Ns-每g改性明胶(除去灰分和水分)所消耗的NaOH溶液毫升数； 0066 实施例1-7， 对比例1-4提供的改性明胶， 以及纯明胶所消耗NaOH的量和利用式(1) 计算后的改性明胶的取代度如表1所示： 0067 表1 0068 说明书 4/7 页 6 CN 108912697 A 6 0069 0070 在甲醛滴定法中， 加入的甲醛与氨基缩合， 剩下的羧基未参与反应， 这时用NaOH滴 定， 根据碱的用量， 可以计算出明胶的取代度。 由表1中的数据可以看出， 通过本发明实施例 提

21、供的方法改性过后的明胶氨基取代度均保持在85以上， 可以确定明胶改性成功。 相比 于实施例1， 对比例1和对比例2未采用本发明实施例明胶与月桂酸的配比所得到的最终产 物的接枝率要低于实施例1； 相比于实施例1， 对比例3和对比例4未采用本发明实施例制备 方法各步骤的参数范围， 所得最终产物的接枝率也要低于实施例1。 由此， 可说明采用本发 明实施例的明胶与月桂酸的配比， 以及本发明事实来提供的制备方法所涉及的各项参数范 围所制备得到的产品的酰化率高。 0071 实施例2： 乳化力的测定 0072 实验方法： 将40ml 0.1的两性表面活性剂溶液和40ml液体石蜡油装入锥形瓶 中， 盖上塞子，

22、 上下剧烈振动30次后迅速转移至100ml量筒中， 静置， 记录从静置开始到水相 分出10ml的时间。 0073 实施例1-7， 对比例1-4提供的改性明胶， 以及纯明胶经乳化力测定后， 水相分出 10ml的时间如表2所示： 0074 表2 0075 组号水相分出10ml的时间 纯明胶16s9 实施例129s2 实施例227s4 实施例333s9 实施例43min14s 说明书 5/7 页 7 CN 108912697 A 7 实施例51min16s7 实施例63min22s 实施例73min58s 对比例126s2 对比例225s4 对比例324s1 对比例423s5 0076 由上图可以看

23、出， 实施例1-7， 对比例1-4的产物乳化力均强于纯明胶， 充分证明明 胶改性后表面活性增强， 而当明胶和月桂酸的质量比为3:1的时候乳化能力最好。 相比于实 施例1， 对比例1和对比例2未采用本发明实施例明胶与月桂酸的配比所得到的最终产物的 乳化力要弱于实施例1； 相比于实施例1， 对比例3和对比例4未采用本发明实施例制备方法 各步骤的参数范围， 所得最终产物的乳化力也要弱于实施例1。 由此， 可说明采用本发明实 施例的明胶与月桂酸的配比， 以及本发明事实来提供的制备方法所涉及的各项参数范围所 制备得到的产品的乳化力高。 0077 实验例3： 起泡力的测定 0078 实验方法： (1)试剂

24、： 0.125的标准肥皂液， 0.125的试样液， 63的NaCO3溶液 (蒸馏水配置)； (2)过程： 吸取10ml试样液于50ml量筒中， 加入63的NaCO3溶液1ml,用蒸馏 水稀释至20ml,盖紧顶部， 剧烈摇动10次， 静置30s,测其泡沫体积。 再测肥皂的泡沫体积， 作 为对比。 0079 实施例1-7， 对比例1-4提供的改性明胶， 以及纯明胶与肥皂一同进行了起泡力测 试。 并计算出起泡比， 测试结果如表3所示： 0080 组号起泡后泡沫体积(ml) 纯明胶1 肥皂4 实施例14.2 实施例24.5 实施例34.5 实施例45 实施例55 实施例65 实施例74.5 对比例12

25、.5 对比例22.5 对比例32 对比例42 0081 由上图可看出， 实施例1-7的起泡能力与肥皂相比有所增强， 虽然纯明胶也有一定 的表面活性， 但是其起泡能力非常差。 总的来说， 改性后的明胶比未改性的明胶表面活性又 增强了很多， 其中以实施例4、 5、 6质量比时的起泡力最好。 相比于实施例1， 对比例1和对比 说明书 6/7 页 8 CN 108912697 A 8 例2未采用本发明实施例明胶与月桂酸的配比所得到的最终产物的起泡能力要低于肥皂； 相比于实施例1， 对比例3和对比例4未采用本发明实施例制备方法各步骤的参数范围， 所得 最终产物的起泡能力也要低于肥皂。 由此， 可说明采用

26、本发明实施例的明胶与月桂酸的配 比， 以及本发明事实来提供的制备方法所涉及的各项参数范围所制备得到的产品的起泡能 力好。 0082 实施例4： 热重分析 0083 采用差示扫描量热法对实施例1-5提供的改性明胶进行热重分析； 根据图1显示的 结构表明， 在失重5时， 未经过改性的明胶的热失重温度是143， 而经过改性明胶的热失 重温度分别是110.3、 138、 135、 88.2和112.6， 均小于纯明胶的热失重温度， 说明 经过月桂酸改性过后的明胶热稳定性降低。 由图2到图6中可以分析， 由月桂酸改性后的明 胶与纯明胶相比， 它的热收缩仍然是渐变过程， 但是经过月桂酸改性的明胶吸收峰发生

27、了 明显的右移， 而且热变形温度提高了50左右， 这说明是两者反应物之间发生了反应， 形成 了共价键， 使得热变形的温度升高。 0084 综上所述， 采用本发明提供的种改性明胶： 该改性明胶的表面活性好、 酰化率高、 热变形温度高， 环境污染小。 采用本发明提供的种改性明胶的制备方法： 该制备方法设计科 学， 操作简单， 接枝率高， 制备得到的改性明胶具有优异的表面活性。 0085 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说明书 7/7 页 9 CN 108912697 A 9 图1 图2 说明书附图 1/3 页 10 CN 108912697 A 10 图3 图4 说明书附图 2/3 页 11 CN 108912697 A 11 图5 图6 说明书附图 3/3 页 12 CN 108912697 A 12