天然李子树胶在颜料中的应用研究

胡 媛

(陕西学前师范学院,陕西 西安 710000)

李子树胶分泌于李子果树的树皮，有着天然、绿色的特点。李子树胶不仅可作为中药，还能够加工成为工业领域用胶。在水粉颜料、印染和水性涂料等方面的应用前景广阔。李子树胶粉提纯工艺流程和各种参数都需精准把控，以免影响树胶溶液的黏度和颜色。李子树胶是一种亲水性高分子聚合物，易溶于温水中形成溶胶，化学性质较为稳定，且其耐盐特性使得盐类对李子树胶溶液黏度的影响很小。因此，相比于桃胶和阿拉伯胶，李子树胶水粉颜料有着更好的应用特性。

1 天然李子树胶成分及性能

1.1 李子树胶成分

李子树，又称樱桃李，是我国常见的一种果树，李子树树皮会分泌出一种树脂，称为李子树胶。刚分泌出的树脂，在外观上是一种透明液体，采摘、收集树皮刚分泌的树脂，有助于提升树胶的质量。长时间后，树胶会呈现出茶褐色，此时的树胶是一种琥珀状硬质胶块。李子树胶的主要成分为糖类物质，还有一些淀粉、粗脂肪、蛋白质等物质，其中多糖成分包含鼠李糖、-半乳糖、-葡萄糖、-木糖、-阿拉伯糖，等等。李子树胶的分子结构中支链较多，1,4-糖苷键相连接成为主链，1，6-糖苷键和1，12-糖苷键相连接组成侧链，形成了支链极多的多糖类物质。

1.2 李子树胶应用性能

我国南方区域种植的李子树数量较多，李子树胶产量也相应较大。李子树胶是一种中药，具有透疹、清热、祛风湿的药用价值；也有着耐热、耐冷冻、耐盐的良好性能，具有乳化、增稠、成膜的优点，可用于众多工业领域。例如，纺织、印染、水粉颜料、粘合剂，等等；因李子树胶是绿色、天然的材料，无毒无害，也可加工成为食品添加剂。虽然我国的李子树胶产量巨大，但目前并没有得到充分利用，一些工业领域对李子树胶的开发和应用力度还远远不够。

2 李子树胶粉提纯的制备工艺

2.1 李子树胶提纯的主要工艺流程

对李子树胶进行提纯的主要工艺流程为：

(1)采集新鲜的李子树胶，选出较好的李子树胶投入压力容器中加水浸泡，并加入大约为树胶质量0.03%的苏打粉，料水比例为1∶4，在温度40 ℃左右条件下，浸泡约4 h；

(2)向压力容器中输入蒸汽，将压力容器内温度升高到110 ℃，保持此温度60 min；打开搅拌器，对原材料混合体进行充分搅拌。①以200 r/min的转速搅拌，时间约为30 min，在搅拌的同时升温，在原来基础上升高5 ℃即可；②在温度115 ℃条件下，缓慢加大搅拌器的转速至300 r/min，持续搅拌60 min；③升高温度加大搅拌速度，在温度120 ℃、转速600 r/min条件下，持续搅拌120 min；④关闭蒸汽，缓慢降低搅拌器的速度，降低到300 r/min的中速，再次对李子树胶溶液搅拌120 min；⑤关闭搅拌器，进行下一步的杂质去除；

(3)待压力容器中压力下降为常压情况时，将李子树胶溶液初步过滤，储存于沉淀容器中，然后加入洁净水将李子树胶溶液稀释4倍，物理沉降24 h。将上层澄清、透明的胶液经过滤处理后抽入反应釜中，采用离子交换方法再次进行溶液中杂质的去除，此时如果胶液颜色较深，可适当使用漂白剂漂白李子树胶溶液。然后得到浅黄色较为纯净的溶液，最后采用5微米孔径的过滤网对溶液进行增压过滤，制备完成，得到高纯度李子树胶；

(4)在提纯的工艺流程中，有以下2点需要注意：其一，李子树胶的亲水性较强，而在乙醇等大部分有机溶剂中不易溶解，采用负压蒸馏方式将胶和水进行分离；其二，制备所得高纯度胶体，经干燥以后采用破碎、粉碎设备粉碎，得到李子树胶的粉体颗粒，一般为白色或浅米黄色。

2.2 李子树胶粉提纯制备的影响因素

温度和压力

每个环节的温度和压力都需要进行严格控制，否则会影响李子树胶溶液的黏度。反应釜中，温度和压力的不断升高，会改变树胶的分子量，使其不断减小，降低李子树胶溶液的黏度。因为在无外力作用下，植物胶高分子链是散乱无序的，没有固定方向，使得胶液的黏度较大；而当受到外力后，高分子链会按外力的方向展开流动，此时胶液的黏性会明显弱化。化学键是连接高分子链的主要作用力，温度升高，分子的布朗运动更加剧烈，分子更容易被破坏，造成胶液的高分子链断裂，从而降低其黏度。

一般植物胶属于非牛顿流体型，其黏度由2部分组成：

=+

(1)

当有外力作用，或者温度过高时，分子结构发生变化，结构黏度会迅速降低，发生物理降解；因此，温度和压力会对黏度产生影响。

煮胶温度和时间

水粉颜料用李子树胶粉的颜色，通常为白色或淡黄色。提取纯度不同时，李子树胶粉的颜色可能有一些差距。而煮胶时长和温度，也会对李子树胶粉的颜色造成改变。煮胶时间过短，或者煮胶温度过低，都会使得李子树胶粉的颜色偏浅；煮胶时间较长，或者温度较高，都会使得李子树胶粉颜色偏深。

漂白剂

当李子树胶颜色较深时，可适当加入漂白剂漂白，植物胶常用的有双氧水、漂白粉和漂粉精等，这些都是强氧化剂，如果用量不当，会使得李子树胶分子链断裂，严重影响胶液的黏度。因此，尽量减少漂白剂的使用，依靠一些物理方式去除胶液中的杂质，同时控制煮胶的温度和时间。

2.3 李子树胶的特性

经压力容器、沉淀容器和反应釜等装置进行李子树胶的提纯后，制备得到白色或淡黄色的李子树胶粉，其可自由流动，无臭、无味。作为一种植物胶粉末，与水分子接触后，李子树胶粉可与水形成溶胶。

李子树胶在温水中可完全溶解；但因其极强的亲水性，在加入溶解过程中需要不断搅拌。如果搅拌不充分，那么李子树胶粉的表层会因吸水形成胶团，阻碍里层树胶粉与水的结合，造成溶解不充分的现象，影响亲水性作用发挥。这也是制备工艺中，需要边搅拌边投入树胶粉的原因。通常李子树胶粉与水的混合比例约为1∶3，充分搅拌之后，形成胶体溶液，此时的胶体溶液更接近于牛顿流体；

在pH值为5.0～9.0时，李子树胶溶液的黏度不易受其他物质酸碱度的影响。在1%的蒸馏水溶液中测得李子树胶的酸碱度约为6.7，因此，对李子树胶黏度影响较小的制备方式为采用蒸馏水来溶解李子树胶粉，制得胶液。另外，在无机酸介质中李子树胶液的黏度会大大降低，这主要的原因在于无机酸会引起李子树胶液高聚物解聚，降低胶液黏性。李子树胶的多支链结构使其具备较强的化学稳定性。

3 李子树胶在水粉颜料中的应用优势

3.1 李子树胶在水粉颜料中的应用

李子树胶作为一种植物胶，可参与水粉颜料的制备，起到固定材料的作用。通常水粉颜料中粉的质量占大部分，胶的成分占小部分，水粉画晾干以后，颜色变浅，不显胶光。粉的色彩提升了水粉画的魅力，不仅使得画面的颜色丰富，且呈现出水粉画特有的“粉”的质感。而水粉颜料中李子树胶的质量、用量等都会影响到水粉颜料的使用。胶体的选择、胶体含量以及固液质量比例不合理时，会使水粉颜料的干湿色彩有明显的差别，在湿时或干时，颜料表现出不一样的明度；如果采用的李子树胶的成膜性弱，不利于颜料颗粒间的良好粘接，水分挥发之后，水粉颜料厚画容易出现裂缝，造成龟裂的现象，严重影响画面美观。水粉颜料的原材料、加工工艺、胶体与水粉用量比例都会影响到颜料的贮存稳定性，稳定性较差的颜料，在长时间放置后会出现沉降、分层的现象，甚至透胶、透水。为保证水粉颜料的质量和稳定，应合理运用好“粉”与“胶”。

3.2 稳定、色彩干湿变化小

李子树胶应用在水粉颜料中，可发挥其乳化稳定作用，不仅加大水的黏度，还可以在颜料颗粒的表面形成一层保护膜，减少颜料颗粒的聚集现象。多糖类物质，通常都具有这2种作用，但是多糖种类不同，稳定效果存在差异。常见的植物胶，如桃胶，也可作为水粉颜料的胶体，膏体非常细腻的颜料，长时间放置也不易发生沉降、分层、透胶和透水的问题，可存放半年以上；但是细腻的膏体颜料，需要较多的桃胶，其添加量必须要大于总质量的11%，才能保持较好的稳定性否则，达不到理想的稳定性。部分水粉颜料的胶体采用的是阿拉伯胶，阿拉伯胶有着较高的形成保护膜的能力，可有效阻止颜料颗料的聚集，向水粉颜料添加总质量9%的质量分数就可保持颜料膏体的稳定性。当采用李子树胶时，水粉颜料对树胶的添加量要求会降低，总质量7.2%的添加量，就能达到较好的稳定性，长时间放置时，颜料的膏体也不易出现问题。

水粉颜料在干湿状态下的色彩明度都会有一些差异，但采用不同的植物树胶，颜色的差异不同。虽然桃胶、阿拉伯胶和李子树胶分子中都具备多羟基高分子，但前两种胶高分子为线型，李子树胶中的支链较多，角度更大，且支链中有多种官能团，可充分润湿颜料颗粒，增加膏体的明度、减少画面“粉”和“白”的效果，对画面美感的影响较小。

3.3 干后不易龟裂

绘画领域水粉颜料常用的画法可分为厚画和薄画。颜料涂层较厚时，容易出现干裂的问题，因此，厚画法对水粉颜料胶体的要求较高。通常认为，水粉颜料中胶用量多少和胶自身的黏度是水粉颜料干后出现龟裂问题的主要原因。李子树胶中的支链较多，且李子树胶溶液的粘接性能不受盐类物质影响，可将水分颜料颗粒牢牢连接起来，减小颜料的分离，并且李子树胶可在颜料颗粒表面形成一层膜，因此，李子树胶作为水粉颜料的胶体，特别适合厚画法。添加水粉颜料总质量20%以上的李子树胶粉，能够避免颜料干后容易龟裂的问题，保障画面的美感。

3.4 相较于其他树胶的应用优点

天然李子树胶具备绿色、环保的特性，应用到水粉颜料中，不会对环境产生污染和危害；相比于阿拉伯树胶，李子树胶水粉颜料有着更快的干燥速度和更高的色彩饱和度；相比于桃胶，李子树胶水粉颜料在干湿不同状态下的色彩变化较小，膏体更细腻，且颜料干后不易龟裂。在实际应用中，为提升水粉颜料的综合性能，往往将李子树胶、阿拉伯胶和桃胶按照6.5∶2∶1.5的比例结合使用，颜料中总胶体的质量分数最低为20%，最高为25%，生产而成水粉颜料，良好结合了此3种植物胶的优点，使其综合性能更加优异，采用该水粉颜料绘画，颜料干后不会出现龟裂，画面整洁，色彩明度饱满。

4 结语

综上所述，李子树胶作为天然高分子聚合物，有着优越的亲水性、乳化稳定性和耐盐性，等等，被绘画颜料等行业积极应用。制备过程中，温度、压力、时间等因素都会对李子树胶溶液的黏度和颜色产生一定影响。相比于阿拉伯胶和桃胶，李子树胶的性能更突出。相信随着各行业对李子树胶的深入研究，其将会被广泛应用到绘画颜料、印染、水性涂料等领域，发挥更大的应用价值。