Hidroxipropil guar.

Procedimiento para la producción de hidroxipropil guar con sustitución molar comprendida entre 1,

5 y 2,3 y caracterizado porque tiene una relación de manosa/galactosa no sustituidas superior a 5, que comprende, en secuencia: a) una etapa de derivatización de guar con óxido de propileno en presencia de un catalizador alcalino y en presencia de desde 90 a 200 partes de agua por cada 100 partes en peso de guar; b) una etapa en la que parte del agua se separa por destilación hasta que la cantidad residual de agua es de 40 a 60 partes por cada 100 partes en peso de guar; c) una etapa de acidificación o neutralización de la masa de reacción.

Hidroxipropil guar

Campo técnico

La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de hidroxipropil guar con alta sustitución molar y con un patrón de sustitución específico, y al hidroxipropil guar obtenido con dicho procedimiento.

El hidroxipropil guar de la invención es particularmente estable a la hidrólisis en agua, incluso en un medio alcalino o en presencia de una enzima degradante o a altas temperaturas.

El bien conocido que las propiedades que mantiene de retención de agua y la reología del hidroxipropil guar altamente sustituido y el hidroxipropil guar estable de esta divulgación pueden utilizarse como aditivos en la construcción de composiciones y en pinturas y barnices a base de agua, donde a menudo se encuentran condiciones hidrolíticas y de biodegradación.

Técnica anterior La goma de guar" o simplemente "guar" es un galactomanano obtenida por el tratamiento termo-mecánico de las semillas de la "Cyamopsis Tetragonolobus", una leguminosa cultivada en las regiones semisecas de los países tropicales, sobre todo en la India y en Pakistán.

Éste se presenta generalmente en forma de "granos", que son los endospermas de las semillas sin la cáscara y 30 desde la parte proteica interior, el germen, o en forma de polvo (harina) en partículas de diferente tamaño, que se obtiene a partir de la molienda de los granos.

El galactomanano de goma guar consiste en una cadena lineal principal de ramificaciones de soporte de polimanosa de unidades de galactosa en una proporción molar de aproximadamente 2:1 respectivamente.

Cada anillo del monosacárido tiene tres grupos de hidroxilo libres que están disponibles para la reacción química, dos de ellos están en la posición "cis".

La estructura principal del guar es la siguiente: 40

** (Ver fórmula) **

Los derivados de hidroxialquilo de guar se obtienen por la reacción química de los grupos de hidroxilo de la cadena de galactomanano con óxidos de alquileno (etileno, propileno, butileno u óxidos mayores) , en presencia de un catalizador alcalino (tal como el hidróxido de sodio) . La reacción de derivatización puede llevarse a cabo en ausencia sustancial de agua o disolvente (sin agua añadida) , aunque la eficiencia de la reacción es muy baja sin la adición de agua. Por consiguiente, la reacción se realiza generalmente en presencia de agua para 50 proporcionar una mayor reactividad.

En los procedimientos conocidos para la producción de hidroxipropil guar, dicha reacción se lleva a cabo en un

medio de agua-disolvente en el que el disolvente es típicamente un alcohol, como se describe, por ejemplo, en los documentos US 3, 326, 890, US 3, 723, 409 etc.

Por lo general, la cantidad de agua utilizada es de 20 a 50% en peso en el peso de guar. Con el fin de disminuir 5 el impacto ambiental de estos procesos y su costo, algunas publicaciones describen procesos de derivatización con una mayor cantidad de agua y al mismo tiempo, con un menor contenido de disolvente.

El documento US 3, 912, 713 proporciona un método para producir derivados de goma guar libres de grumos, que comprende la derivatización de goma de guar en forma de granos de goma guar con un contenido de humedad de hasta 80% en peso.

El documento US 5, 104, 436 proporciona un método para hacer reaccionar la goma guar con óxido de propileno en agua en la que no se requiere ningún alcohol u otro disolvente. A través de los pasos del método, la goma guar natural, logra una sustitución molar de los grupos de hidroxilo de entre 0, 3 y 0, 6.

El documento US 4, 959, 464 describe un proceso en el que los derivados de los poligalactomananos se preparan haciendo reaccionar el endospermo de la goma de poligalactomanano con un agente de derivación en condiciones alcalinas acuosas.

En el documento US 4, 028, 127 la reacción de derivatización se puede llevar a cabo en presencia de aproximadamente 10 a 80 por ciento de agua basado en el peso de la goma de guar, en combinación con un disolvente, tal como el isopropanol.

Cuando se utilizan mayores cantidades de agua para la preparación del HPG (hidroxipropil guar) con alta sustitución molar, el procedimiento en general requiere, antes de la etapa de derivatización o antes de la etapa de neutralización, la adición de un agente de reticulación, lo que evita la aglomeración deletérea de la masa de reacción.

Ahora hemos establecido que es posible obtener hidroxipropil guar con sustitución molar superior a 1, 5 en presencia de una cantidad de agua comprendida entre 90 y 200 partes en peso (pep) por cada 100 partes en peso de guar, sin la adición de cualquier agente de reticulación, mediante la introducción de una etapa de destilación al final de la etapa de derivatización.

Sorprendentemente, se ha establecido también que, en este proceso de eterificación de guar con óxido de propileno que se traduce en hidroxipropil guar altamente sustituido, es decir, en hidroxipropil guar que tiene una sustitución molar mayor que 1, 5, la cantidad de agua influye en el patrón de sustitución del hidroxipropil guar, mayor cantidad de agua favorece la sustitución de la galactosa, que se encuentra en los azúcares que se unen lateralmente a la cadena principal del polisacárido. El HPG obtenido con dicho proceso se caracteriza por una relación entre manosa y galactosa no sustituida mayor que 5, mientras que utilizando el proceso conocido en la técnica esta relación es inferior a 5.

Las gomas de hidroxipropil guar obtenidas por el procedimiento de la descripción muestran una estabilidad superior en solución de agua, incluso en presencia de una enzima degradante o un álcali, o tras el almacenamiento a alta temperatura. Por tanto, son especialmente adecuadas para muchas aplicaciones y 45 especialmente en las composiciones de construcción alcalinas, tales como adhesivos para las baldosas, morteros, yeso, suelos de cemento autonivelante, donde el hidroxipropil guar ya se utiliza como modificador de la reología y agente de retención de agua.

En el presente texto, con la expresión "sustitución molar" (SM) , se pretende indicar el número de sustituyentes de hidroxipropilo en cada unidad anhidroglicosídica del guar que se pueda medir, por ejemplo, por 1H-NMR.

El término "guar en grano" significa el endospermo de goma guar que se obtiene al eliminar la cáscara y el germen de las semillas de guar.

Descripción de la invención Es por tanto un objeto de la presente invención, un hidroxipropil guar que tiene una sustitución molar de entre 1, 5 y 2, 3 caracterizado porque tiene una relación de manosa / galactosa no sustituida superior a 5.

Un propósito adicional de la invención es un procedimiento para producir el hidroxipropil guar descrito anteriormente que comprende, en secuencia: a) una etapa de derivatización de guar con óxido de propileno en presencia de un catalizador alcalino y en presencia de 90 a 200 partes en peso de agua por cada 100 partes en 65 peso de guar; b) una etapa en la que parte del agua se separa por destilación hasta que la cantidad residual de agua sea de 40 a 60 partes por cada 100 partes en peso de guar; c) una etapa de acidificación o neutralización

de la masa de reacción.

La invención también se refiere a la construcción de las composiciones que contienen un aglutinante hidráulico para pinturas y barnices que comprende un hidroxipropil guar que tiene una sustitución molar de entre 1, 5 y 2, 3 5 y que se caracteriza porque tiene una relación de manosa/galactosa no sustituida superior a 5.

Descripción detallada de la invención La relación manosa/galactosa no sustituida puede ser determinada por hidrólisis ácida y por cromatografía iónica con un detector amperométrico.

Según una realización preferida de la presente invención, el hidroxipropil guar tiene una sustitución molar de 15 entre 1, 7 y 2, 1.

En una realización particularmente preferente, el HPG de la invención presenta una viscosidad Brookfield® RVT no superior a 20, 000 mPa*s a 20°C, 20 rpm y 2% en peso en agua.

La etapa de derivatización del proceso descrito en el presente documento es aplicable al guar en forma de harina o en forma de "granos".

Los granos de guar tal como se usan en esta invención se conocen comúnmente como "granos purificados", o "granos dobles purificados" o "granos purificados triples", dependiendo del grado de purificación. Los granos purificados se obtienen por la separación mecánica del endospermo de la cáscara y el germen de la semilla de guar en forma tan pura e intacta como sea posible, sin otras etapas de procesamiento. Estos granos purificados contienen, como impureza, aproximadamente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de hidroxipropil guar con sustitución molar comprendida entre 1, 5 y 2, 3 y caracterizado porque tiene una relación de manosa/galactosa no sustituidas superior a 5, que comprende, en secuencia: a) una etapa de derivatización de guar con óxido de propileno en presencia de un catalizador alcalino y en presencia de desde 90 a 200 partes de agua por cada 100 partes en peso de guar; b) una etapa en la que parte del agua se separa por destilación hasta que la cantidad residual de agua es de 40 a 60 partes por cada 100 partes en peso de guar; c) una etapa de acidificación o neutralización de la masa de reacción.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el guar está en la forma de granos.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el guar está en forma de harina.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que se usan entre 100 a 140 partes de agua por cada 15 100 partes de guar.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que dicho catalizador alcalino es NaOH.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende además una etapa de purificación. 20

7. Hidroxipropil guar (HPG) que tiene una sustitución molar de entre 1, 5 y 2, 3 caracterizado porque tiene una relación de manosa/galactosa no sustituida superior a 5.

8. El hidroxipropil guar según la reivindicación 7, que presenta una viscosidad Brookfield® no superior a 20, 000 25 mPa*s a 20°C, 20 rpm al 2% en peso en agua.

9. Composiciones para la construcción que contienen un aglutinante hidráulico y un hidroxipropil guar según la reivindicación 7.

10. Pinturas y barnices que comprenden un hidroxipropil guar según la reivindicación 7.