一种杜仲胶分级柱及对杜仲胶进行连续分级的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属杜仲胶生产领域，特别是一种杜仲胶分级柱及对杜仲胶进行连续分级的 方法。
【背景技术】
[0002] 杜仲（Eucommia ulmoides Olive)为杜仲科杜仲属落叶乔木，是中国所特有的 名贵药材树种，也是世界上适应范围最广的重要胶源植物，属国家二级保护植物。杜仲 除了含有大量的药用成分以外，在叶、树皮、种子等组织中还含有大量的杜仲胶。杜仲胶属 于硬性橡胶，通过硫化改性或与其它材料共混及深度加工，杜仲胶可开发出一系列新型 功能材料和工业材料，尤其是在橡胶制品、轮胎工业中有着广泛的用途。已有研究表明： 杜仲胶与天然橡胶共混料在达到共混比1:1之前，抗张强度、定伸强度、邵氏硬度、扯断伸 长率几乎没有变化。杜仲胶更具有动态力学损耗低这个优异特性，在使用温度范围内仅为 顺丁胶的1/ 5,天然橡胶的1/ 6。其耐挠曲性能优良，用它作橡胶制品，在交变应力下， 材料放热降低，延长了使用寿命，这在轮胎工业、工业传送带，阻尼减震件等橡胶应用领 域具有巨大的潜在应用意义。
[0003] 杜仲果实、树皮和叶片中均含有杜仲胶，其中果实含胶率可达10%?12%，树 皮含胶率6%?10%，叶片含胶率1%?3%，杜仲胶的提取均可以杜仲各部位原料来提取。 由于有不同变异类型、不同时期采摘、不同产地和不同无性系的杜仲，其含胶率以及杜仲胶 特性均存在差异。提胶方法有发酵法、浸提法和碱浸法以及冻胶法等。使用不同原料，不同 提取方法提取的杜仲胶在纯度，平均分子量范围及其分布有明显的差异，如杜仲胶中分子 量范围从1万到最高接近100万，不同来源的杜仲胶分子量集中的区段也有差别，这对杜 仲胶的实际应用研究以及产业化带来困难，因为聚合物的各种力学性能与其分子量及其分 子量分布密切相关，是决定其应用性能和加工行为的重要依据，因此对杜仲胶粗品，甚至直 接使用溶剂提取获得的杜仲胶提取液进行沉淀分级，获得各种区间分子量的产品有实际意 义。
[0004] 聚合物的分级是根据聚合物在其良溶剂和不良溶剂中溶解度的差异来实现的，通 常低分子量聚合物部分相对容易溶解在溶剂中，而高分子量部分较难溶解，一般是在聚合 物的良溶剂中加入不良溶剂，首先高分子量部分先沉淀出来。可以使得这个过程重复多次 而达到较好效果，但是该工艺耗时，消耗溶剂量大，工业上实现成本高，有机可挥发物污染 大，不是经济环保的方法。
[0005] Wolf B A在专利DE3242130A1和US5242594中提到聚合物分级的装置和方法；冯 亚凯等在专利CN 161486777 B中对上述聚合物分级装置和方法进行了改进，以使其适用于 聚氨酯的分级。上述使用的方法做到了连续化操作，但是聚合物一次通过分级柱分离，最终 只能得到一个含较高分子量的和一个较低分子量的级分，如果对高分子量或者低分子量聚 合物级分需要进一步分级的话，还需要将上述级分再通过分级柱分级来实现，增加了沉淀 剂的用量，以及设备、场地投资以及操作难度。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种杜仲胶分级柱及使用温度梯度和沉淀剂浓度梯度对杜 仲胶进行连续分级的方法。本发明的方法通过杜仲胶连续分级柱来实现，分级柱的最上部 是杜仲胶浸取液或者粗品杜仲胶溶液入口，柱内部分成四段，一段为一级，每段之间有多孔 隔板分隔，上铺工业滤布或者工业滤纸；每段上部有沉淀剂入口以及回流液入口，每段下部 有沉淀分级后溶液流出口；在分级柱外围有冷却套，冷却液从冷却套下端进入；第一级接 口连接有空气压缩装置，以提供过滤所需的压力；在分级柱内装有一个贯穿各级的串联搅 拌装置，搅拌动力来源于分级柱最下部的电机。
[0007] -种对杜仲胶进行连续分级的方法，是将杜仲胶浸取液或者杜仲胶未分级的粗品 溶液从分级柱第一级上端入口泵入，在第一级加压，并开动搅拌电机保持中速搅拌，溶液在 分级柱各段中形成稳定流动后，打开沉淀剂入口，将沉淀剂按适当的杜仲胶溶液/沉淀剂 流速比泵入，经过沉淀分级的溶液从该段的流出口流出，流出物经过滤得到杜仲胶中分子 量最高部分的级分，滤液经过外部泵从各级的回流入口打入本级；在压力驱动下，第一级的 溶液缓慢通过铺设工业滤布的隔板进入第二级，在第二级不断缓缓注入的沉淀剂使得本级 溶液中的沉淀剂含量较第一级有所提高，产生较第一级分子量较低的级分沉淀，经第二级 的溶液流出口流出，流出物经过过滤得到第二个级分，滤液经过外部泵打入本级； 以下各段分级方法与此相同，从最后一级下端流出口出来的是分子量最低的级分，流 出液流出后过滤，滤液不再泵入最后一级。在分级过程中，开启搅拌电机，搅拌速度控制在 50-120转/分钟之间，使得各级沉淀的杜仲胶能均匀分散，并且不在各级隔板上沉积，同 时开启夹套制冷，使得分级柱形成阶梯温差，最下段温度在-KTC到-20°C，向上温度依次 提高，最上段温度在5-10°C范围。
[0008] -般杜仲胶提取过程中使用苯、甲苯、正己烷、环己烷、汽油、石油醚等非极性有机 溶剂作为浸取剂，提取液可直接进入分级柱进行分级，也可以将提取液浓缩后再分级。对于 杜仲胶固体成品分级需要先将其溶解到上述的非极性有机溶剂中再分级，非极性有机溶剂 用量尽量少用，能溶解完全即可，这样可以减少沉淀剂用量。沉淀剂一般选用中低极性的有 机溶剂，如甲醇、乙醇或丙酮等，沉淀分级的最后混合溶剂可以通过精馏柱进行分离，将非 极性溶剂和沉淀剂分别回收，循环使用。
[0009] 在分级过程中，必须根据杜仲胶在非极性溶剂中的浓度，沉淀剂的极性来控制每 一级的沉淀剂与杜仲胶溶液的流速比，以获得较好的分级效果，一般来说，第一级沉淀剂用 量宜稍大些，至少使其最高分子量的部分达到临界析出的极性范围，所以第一级沉淀剂与 杜仲胶溶液的流速比控制在1 :2~1 :4之间，以后各级沉淀剂与杜仲胶溶液的流速比控制在 1 :3~1 :8 之间。
[0010] 本发明的优点：通过设计的多级分级柱，可以按一定速度在各级加入沉淀剂，连 续改变溶剂的溶解性，对杜仲胶进行一次经过分级柱，同时获得多种分子量区间的级分，配 合在各级间造成的温度梯度，提高分离效率，有效减少沉淀剂使用量，做到工业级规模化分 级。
[0011]
【附图说明】： 图1为本发明使用的杜仲胶连续分级装置结构示意图。
[0012] I、溶液入口 2、沉淀剂入口 3、回流液入口 4、接口 5、冷却套6、溶液流出 口 7、多孔隔板8、搅拌装置
【具体实施方式】： 实施例1 对湘西产杜仲籽使用苯作为提取溶剂的提取物作为原料，对提取液中的杜仲胶直接进 行分级，分级前重均分子量为22. 3万，分子量分布指数1. 61，提取液溶剂为苯。
[0013] 杜仲胶分级装置柱高2. 0米，直径25cm，分为四级，每一级高约50cm，第一级温度 控制在KTC，第二级控制在(TC，第三级控制在-5°C，第四级温度控制在-15°C，温度控制误 差在2°C以内；开动搅拌，搅拌速率控制在50~60转/分钟 将杜仲胶提取液从分级柱上部入口（ 1)泵入，流速在60~120 L/h之间，最好在60~80 L/h之间，开启第一级的沉淀剂入口（2)，泵入沉淀剂甲醇，流量控制在30~60 L/h，第一级 沉淀剂甲醇与杜仲胶提取液的流速比为1 :2,分级沉淀出来的杜仲胶经过第一级流出口 (6)流出，经过滤后得到第一个分子量最高的级分，滤液经过泵输送回流到第一级； 第一级混合液经过1，2两级间的滤布进入第二级，第二级泵入甲醇的流速为15~30 L/ h，即第二级沉淀剂甲醇与杜仲胶提取液的流速比为1 :4,在第二级溶剂体系对杜仲胶的溶 解度进一步下降，沉淀分级出来的杜仲胶悬浮物经第二级流出口（6)流出，经过过滤获得分 子量较低一些的杜仲胶，滤液经过泵输送回流到第二级；第三级和第四级操作方法类似，第 三级和第四级泵入甲醇的流速为1〇~20 L/h。第四级流出液过滤获得最后一个级分后，滤 液不再回流到该级。分级后的结果见表一。
[0014] 表一实施例1中分级后的分子量及其分布
【主权项】
1. 一种杜仲胶连续分级柱，其特征在于柱内部分成四段，一段为一级，每段之间有多孔 隔板（7)分隔；每段上部有沉淀剂入口（2)以及回流液入口（3)，每段下部有沉淀分级后溶 液流出口（6);在分级柱外围有冷却套（5)，冷却液从冷却套（5)下端进入；第一级接口连接 有空气压缩装置；在分级柱内装有一个贯穿各级的串联搅拌装置（8)，搅拌动力来源于分 级柱最下部的电机。
2. 根据权利要求1所述的杜仲胶连续分级柱，其特征在于多孔隔板（7)上铺有工业滤 布或者工业滤纸。
3. -种对杜仲胶进行连续分级的方法，其特征是将杜仲胶浸取液或者杜仲胶未分级的 粗品溶液从上述分级柱第一级入口（1)泵入，并开动搅拌电机保持中速搅拌，溶液在分级柱 各段中形成稳定流动后，打开沉淀剂入口（2)，按适当的杜仲胶溶液/沉淀剂流速比泵入沉 淀剂，经过沉淀分级的级分从该段的流出口（6)流出，流出物经过滤得到杜仲胶中分子量最 高部分的级分，滤液经过外部泵从各级的回流入口（3)打入本级；在泵压力驱动下，第一级 的溶液通过工业滤布的隔板进入第二级，在第二级不断注入的沉淀剂使得本级产生较第一 级分子量较低的级分沉淀，经第二级的溶液流出口（6)流出，流出物经过过滤得到第二个级 分，滤液经过外部泵打入本级；以下各段分级方法与此相同，从最后一级下端流出口出来的 是分子量最低的级分，流出液流出后过滤，滤液不再泵入最后一级；在分级过程中，开通冷 却夹套（5)，使得第一级到最后一级形成10~ -20°C的温度梯度。
4. 根据权利要求3所述的对杜仲胶进行连续分级的方法，其特征是沉淀剂为甲醇、乙 醇或丙酮。
5. 根据权利要求3所述的对杜仲胶进行连续分级的方法，其特征是第一级沉淀剂与杜 仲胶溶液的流速比为1 :2~1 :4,以后各级沉淀剂与杜仲胶溶液的流速比控制在1 :3~1 :8之 间。
6. 根据权利要求3所述的对杜仲胶进行连续分级的方法，其特征是搅拌电机搅拌转速 控制在50~120转/分钟。
7. 根据权利要求3所述的对杜仲胶进行连续分级的方法，其特征是使分级柱形成阶梯 温差，最下段温度在-KTC到-20°C，向上温度依次提高，最上段温度控制在5-10°C范围。
【专利摘要】一种杜仲胶分级柱及对杜仲胶进行连续分级的方法，本发明的方法使用四段分级柱，可以按一定速度在各级加入沉淀剂，连续改变溶剂的溶解性，对杜仲胶进行一次经过分级柱，同时获得多种分子量区间的级分，配合在各级间造成的温度梯度，提高分离效率，有效减少沉淀剂使用量，做到工业级规模化分级。
【IPC分类】C08C4-00, C08C2-00
【公开号】CN104558258
【申请号】CN201410775569
【发明人】陈上, 李克刚, 李佑稷
【申请人】吉首大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月17日