專利名稱：可降解口香糖膠基及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可降解口香糖膠基的制備，尤其涉及一種利用乳酸直接聚合而成的環(huán)保型可降解口香糖膠基。
背景技術(shù)：
口香糖又稱膠姻糖，是一種具有耐咀嚼性的糖果，它除了含有可供消化吸收的成分外，還含有咀嚼的膠基基體，由于口香糖膠基的粘彈性，能除去附著在牙層表面的牙菌斑，從而預(yù)防齲齒的發(fā)生，同時(shí)還能鍛煉人體的咀嚼的功能，消除疲勞，健腦提神等功能。此外口香糖常被作為口腔保健或戒煙糖。口香糖的品種按形狀可分為片狀，果粒狀，夾心形，包糖形；按配料可分為清涼口香糖，果味口香糖等十幾個(gè)品種。一般口香糖組分含有水溶性主組分、水不溶性的口香糖膠基、水不溶性芳香劑。水不溶性口香糖膠基一般含有彈性體、樹脂化合物、脂肪和油、蠟、乳化劑、軟化劑和無機(jī)填充劑等，其中樹脂化合物有利于制備需要的咀嚼屬性和作為口香糖膠基組分彈性體的增塑劑。常用的口香糖膠基的配方為丁基橡膠16％，天然橡膠8％，聚醋酸乙烯酯30％，樹膠為18％，碳酸鈣為10％，硬脂酸甘油酯8％，微結(jié)晶蠟4％。常規(guī)口香糖的膠基容易粘貼于任何干燥的表面，如木頭、混凝土、紙和布。當(dāng)膠基被不適當(dāng)丟棄時(shí)，很難從上述表面將其除去，而且在幾年內(nèi)都不能降解，不利于環(huán)保，它的大量積存不僅污染了城市環(huán)境，也是疾病傳染的載體。
上述因素限制了口香糖的銷售和使用價(jià)值。因此需要開發(fā)一種可吸收口香糖，或制備一種容易除去或可降解的膠基。與通?？谙闾侵惺褂玫娜彳洀椥泽w相比，典型的可吸收聚合物是剛性的，如蛋白質(zhì)和多糖，因此其不適合作咀嚼彈性體。另外，在大量增塑劑如水、乙醇、丙二醇、多元醇存在的情況下，一些蛋白質(zhì)合多糖在體溫時(shí)變得有彈性。另一方面，一些其它的可吸收聚合物，如淀粉、清蛋白、球蛋白，由于其極性結(jié)構(gòu)，在咀嚼者口中有迅速溶解或分散的傾向。因此這樣的可吸收聚合物不能經(jīng)受長時(shí)間的咀嚼。水溶性可吸收聚合物，比如醇溶谷蛋白，已被用于可吸收口香糖制造配方的研究。然而，大多數(shù)有效的醇溶谷蛋白溶劑，如乙醇和多元醇，仍舊是水溶性或在水中可分散。因此，它們?cè)诰捉赖臅r(shí)候能夠被提取出來。醇溶谷蛋白，如玉米蛋白的質(zhì)，在乙醇增塑劑咀嚼析出后，其變得堅(jiān)硬。因此，需要水不溶性增塑劑以保持其在咀嚼時(shí)柔軟的質(zhì)地。在大量乳化劑存在的情況下，為上述目的，需要使用脂類，如蜂蠟、小燭樹蠟、脂肪。
含有醇溶谷蛋白和玉米蛋白的口香糖已經(jīng)使用或被提出。如見，美國專利2154482、2469861、2489147、5482722及5112625。然而，從口香糖的角度看，這些產(chǎn)品還不完全令人滿意。
美國專利US5672367披露，口香糖可以用某些合成的聚合物來制備，在它們的聚合鏈中存在化學(xué)不穩(wěn)定的鍵，在光的影響下會(huì)斷開，或降解成水溶的無毒組分。該專利所發(fā)明的口香糖含有至少一種可降解的聚酯聚合物，它通過環(huán)酯，比如基于丙交脂、乙交酯、環(huán)丙烷碳酸酯、己內(nèi)酯的聚合反應(yīng)來得到。該發(fā)明還提到，用這些聚合物制成的口香糖可以在環(huán)境中降解。
美國專利US 6153231披露，可降解的口香糖基質(zhì)含有的聚乳酸共聚物選自聚(丙交脂酸-二聚物-脂肪酸-唑啉)共聚物和聚(乳酸-二醇-尿烷)共聚物。美國專利US 5672367一般地描述了環(huán)酯聚合物制備的聚酯聚合物。清楚的披露了一種由D，L-丙交脂和ε-己內(nèi)酯組成的共聚物，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是15℃。而且，本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，可以將天然樹脂組分比如天然松萜酯替換為由D，L-丙交脂和ε-己內(nèi)酯組成的可降解共聚物。已經(jīng)知道天然樹脂在環(huán)境中基本不可降解。由于它們一般占口香糖基質(zhì)組合物總重的10-50％，口香糖基質(zhì)中該組分替換為可降解組分可以顯著提供口香糖基質(zhì)的可降解性。鑒于此，本發(fā)明嘗試用乳酸直接縮聚得到的聚乳酸作為口香糖的膠基，開發(fā)環(huán)保型口香糖。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種利用乳酸直接聚合制備環(huán)保型可降解口香糖膠基的方法。
本發(fā)明的工藝步驟為①對(duì)乳酸進(jìn)行干燥處理在乳酸中加入分子篩干燥24小時(shí)以上；②脫水將經(jīng)干燥處理的乳酸原料在溫度40-100℃、真空度10-200mmHg的條件下減壓脫水時(shí)間2-8小時(shí)；較優(yōu)的脫水溫度為50-80℃，在此溫度下進(jìn)行脫水，脫水速度快，而又能使得乳酸不被抽走，而且可以防止聚合物變色。
③聚合將經(jīng)脫水的乳酸在溫度為100-180℃的條件下，聚合反應(yīng)4-14小時(shí)得聚酯樹脂化合物。
④將聚酯樹脂化合物冷卻后用丙酮溶解，再用乙醇沉淀，然后真空干燥得可降解口香糖膠基。
步驟①所述乳酸為D，L-乳酸、D-乳酸、L-乳酸中任何一種單體。
步驟③所述的縮聚反應(yīng)可以在無毒催化劑的作用下進(jìn)行，且催化劑的加入量為乳酸原料重量的0.1-0.3％。
所述催化劑為FeCl3或AlCl3或Zn粉、或坡縷石擔(dān)載的Al，或是坡縷石擔(dān)載的Fe。
步驟④中將聚酯樹脂化合物用丙酮溶解后，可先用乙醇沉淀，再用蒸餾水重沉淀，最后進(jìn)行真空干燥得可降解口香糖膠基。
由上述方法制備的口香糖膠基聚酯，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為16-50℃。
本發(fā)明于現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明是利用乳酸直接縮聚制備而成樹脂化合物，具有作為口香糖膠基所必需的柔軟彈性和耐咀嚼性能，由于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低，降解速度較快，是一種環(huán)保型的口香糖膠基。
2、本發(fā)明以乳酸為原料，工藝簡單、操作方便、成本低廉，產(chǎn)率高，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
3、本發(fā)明在不用催化劑或在無毒催化劑的條件下制備，安全無毒，制備得到的聚乳酸玻璃化溫度適宜(為16-50℃)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1①在純度為85％的D-乳酸中加入分子篩干燥24小時(shí)以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有溫度計(jì)、分水器的三頸圓底燒瓶中，在40℃，真空度為40mmHg條件下攪拌減壓脫水4小時(shí)；③繼續(xù)升溫至180℃，使乳酸聚合反應(yīng)6小時(shí)，形成聚酯樹脂化合物；④將樹脂化合物冷卻后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀，然后在36℃真空干燥，得到玻璃化溫度為25℃的口香糖膠基。
實(shí)施例2①在純度為85％的D-乳酸中加入分子篩干燥24小時(shí)以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有溫度計(jì)、分水器的三頸圓底燒瓶中，在40℃，真空度為40mmHg條件下攪拌減壓脫水4小時(shí)；
③加入0.05g FeCl3催化劑，繼續(xù)升溫至120℃，使乳酸聚合反應(yīng)6小時(shí)形成聚酯樹脂化合物；④將樹脂化合物冷卻后用丙酮溶解，先用乙醇沉淀后，再用蒸餾水沉淀，最后在36℃真空干燥，得到玻璃化溫度為18℃的口香糖膠基。
實(shí)施例3①在純度為85％的L-乳酸中加入分子篩干燥24小時(shí)以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有溫度計(jì)、分水器的三頸圓底燒瓶中，在50℃，真空度為60mmHg條件下攪拌減壓脫水3小時(shí)左右；③繼續(xù)升溫至140℃，使乳酸聚合反應(yīng)6小時(shí)形成聚酯樹脂化合物；④將樹脂化合物冷卻后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化溫度為20℃的口香糖膠基。
實(shí)施例4①在純度為85％的D-乳酸中加入分子篩干燥24小時(shí)以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有溫度計(jì)、分水器的三頸圓底燒瓶中，在50℃，真空度為60mmHg條件下攪拌減壓脫水3小時(shí)；③加入0.05g AlCl3催化劑，繼續(xù)升溫至140℃，使乳酸聚合反應(yīng)8小時(shí)形成聚酯樹脂化合物；④將樹脂化合物冷卻后用丙酮溶解，先用乙醇沉淀，再用蒸餾水沉淀，最后在36℃真空干燥，得到玻璃化溫度為32℃的口香糖膠基。
實(shí)施例5①在D，L乳酸中加入分子篩干燥24小時(shí)以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有溫度計(jì)、分水器的三頸圓底燒瓶中，在60℃，真空度為80mmHg條件下攪拌減壓脫水2小時(shí)；③加入0.08g AlCl3催化劑繼續(xù)升溫至160℃，使乳酸聚合反應(yīng)9小時(shí)左右形成聚酯樹脂化合物；④將樹脂化合物冷卻后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化溫度為38℃的口香糖膠基。
實(shí)施例6①在純度為85％的D，L乳酸中加入分子篩干燥24小時(shí)以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有溫度計(jì)、分水器的三頸圓底燒瓶中，在70℃，真空度為80mmHg條件下攪拌減壓脫水5小時(shí)；③加入0.10g AlCl3催化劑繼續(xù)升溫至170℃，使乳酸聚合反應(yīng)10小時(shí)形成聚酯樹脂化合物；④將樹脂化合物冷卻后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化溫度為45℃的口香糖膠基。
實(shí)施例7①在純度為85％的D-乳酸中加入分子篩干燥24小時(shí)以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有溫度計(jì)、分水器的三頸圓底燒瓶中，在80℃，真空度為90mmHg條件下攪拌減壓脫水6小時(shí)；③加入0.08gZn粉催化劑繼續(xù)升溫至180℃，使乳酸聚合反應(yīng)11小時(shí)形成聚酯樹脂化合物；④將樹脂化合物冷卻后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化溫度為18℃的口香糖膠基。
實(shí)施例8①在純度為85％的D-乳酸中加入分子篩干燥24小時(shí)以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有溫度計(jì)、分水器的三頸圓底燒瓶中，在90℃，真空度為40mmHg條件下攪拌減壓脫水4小時(shí)；③加入0.08g坡縷石擔(dān)載的Al為粉催化劑繼續(xù)升溫至140℃，使乳酸聚合反應(yīng)12小時(shí)形成聚酯樹脂化合物；④將樹脂化合物冷卻后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化溫度為45℃的口香糖膠基。
實(shí)施例9①在純度為85％的D-乳酸中加入分子篩干燥24小時(shí)以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有溫度計(jì)、分水器的三頸圓底燒瓶中，在40℃，真空度為40mmHg條件下攪拌減壓脫水4小時(shí)；③加入0.05g坡縷石擔(dān)載的Fe為粉催化劑繼續(xù)升溫至120℃，使乳酸聚合反應(yīng)13小時(shí)形成聚酯樹脂化合物；④將樹脂化合物冷卻后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化溫度為48℃的口香糖膠基。
實(shí)施例10①在純度為85％的D-乳酸中加入分子篩干燥24小時(shí)以上；②取50g干燥的乳酸，加入250ml配有溫度計(jì)、分水器的三頸圓底燒瓶中，在40℃，真空度為40mmHg條件下攪拌減壓脫水4小時(shí)；③加入0.1g坡縷石擔(dān)載的Fe為粉催化劑，繼續(xù)升溫至180℃，使乳酸聚合反應(yīng)14小時(shí)形成聚酯樹脂化合物；④將樹脂化合物冷卻后用丙酮溶解，并用乙醇沉淀后，在36℃真空干燥，得到玻璃化溫度為25℃的口香糖膠基。
權(quán)利要求
1.一種可降解口香糖膠基的制備方法，包括以下工藝步驟①對(duì)乳酸進(jìn)行干燥處理；②脫水將經(jīng)干燥處理的乳酸原料在溫度40-100℃、真空度10-200mmHg的條件下減壓脫水時(shí)間2-8小時(shí)；③聚合將經(jīng)脫水的乳酸在溫度為100-180℃的條件下，聚合反應(yīng)4-14小時(shí)得聚酯樹脂化合物；④將聚酯樹脂化合物冷卻后用丙酮溶解，再用乙醇沉淀，然后真空干燥得可降解口香糖膠基。
2.如權(quán)利要求1所述可降解口香糖膠基的制備方法，其特征在于所述乳酸為D，L-乳酸、D-乳酸、L-乳酸中任何一種單體。
3.如權(quán)利要求1所述可降解口香糖膠基的制備方法，其特征在于步驟①所述對(duì)乳酸進(jìn)行干燥處理為在乳酸中加入分子篩干燥24小時(shí)以上；
4.如權(quán)利要求1所述可降解口香糖膠基的制備方法，其特征在于步驟④中將聚酯樹脂化合物用丙酮溶解后，先用乙醇沉淀，再用蒸餾水重沉淀，最后進(jìn)行真空干燥得可降解口香糖膠基。
5.如權(quán)利要求1、2、3、4所述的任何一種可降解口香糖膠基的制備方法，其特征在于步驟③所述的縮聚反應(yīng)是在無毒催化劑的作用下進(jìn)行，且催化劑的加入量為乳酸原料重量的0.1-0.3％。
6.如權(quán)利要求5所述可降解口香糖膠基的制備方法，其特征在于所述催化劑為FeCl3或AlCl3或Zn粉、或坡縷石擔(dān)載的Al，或是坡縷石擔(dān)載的Fe。
7.如權(quán)利要求1所述方法制備的口香糖膠基聚酯。
8.如權(quán)利要求7所述的口香糖膠基聚酯，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為16-50℃。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以乳酸為原料、通過熔融縮聚制備口香糖膠基的方法，該方法是將干燥處理的乳酸減壓脫水后在溫度60－180℃、真空度為0.1－100mmHg的條件下進(jìn)行縮聚反應(yīng)而形成樹脂化合物，該樹脂化合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低，降解速度較快，可作為環(huán)保型的口香糖膠基；本發(fā)明工藝簡單、操作方便、成本低廉，無毒、產(chǎn)率高，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)A23G4/06GK1736237SQ20051004316
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月25日
發(fā)明者白雁斌, 黃曉琴, 雷自強(qiáng) 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)