[發(fā)明專利]一種烷烴橋聯(lián)的木質(zhì)素基聚合物及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410225443.0
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN104004200A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱學(xué)青;李遠;楊東杰;洪南龍;樓宏銘;黃錦浩
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00;B01F17/50;C10L1/32
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略;李本祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種木質(zhì)素基聚合物，特別是涉及一種烷烴橋聯(lián)的木質(zhì)素基聚合物及其制備方法，本發(fā)明還涉及烷烴橋聯(lián)的木質(zhì)素基聚合物在水煤漿和二氧化鈦等懸浮體系中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

木質(zhì)素是從造紙工業(yè)堿法制漿黑液中回收的產(chǎn)物，其分子結(jié)構(gòu)中存在多種活性基團，如芳香基、酚羥基、醇羥基、甲氧基、羰基、羧基、共軛雙鍵等，可以進行多樣化的化學(xué)改性反應(yīng)。常見的改性方法是通過磺化有效地提高木質(zhì)素的水溶性，但單獨磺化并沒有提高木質(zhì)素的分子量，不能最大限度地提高其應(yīng)用性能。分子量是木質(zhì)素基水溶性聚合物的一個重要的結(jié)構(gòu)指標之一，是影響其產(chǎn)品應(yīng)用性能的重要因素，所以在提高木質(zhì)素基水溶性聚合物的水溶性的同時，提高其分子量顯得尤其重要。

目前對木質(zhì)素進行改性的方法常見的有甲醛/丙酮縮聚法、接枝共聚法、烷氧化反應(yīng)法、烷基化反應(yīng)和酶催化法。(1)甲醛/丙酮縮聚法[CN101322927A；CN101709113A；CN101921639A；CN102923990A]，這類改性產(chǎn)品分散降黏能力較好，但摻量較高；需要加入大量有毒試劑甲醛，而分子量提高有限。(2)接枝共聚法[CN1054078A；CN1071436A；CN1693342A；CN101440287A；CN102294199A；CN103301821A]，這類改性方法是在引發(fā)劑的作用下，將不飽和單體接入木質(zhì)素中，條件要求苛刻，而木質(zhì)素活性較低，導(dǎo)致接枝率一般不高。(3)烷氧化反應(yīng)法[US4739040；US5095986]，先將木質(zhì)素在高溫高壓條件下降解為低分子量的木質(zhì)素酚類，再與環(huán)氧衍生物發(fā)生烷氧基化反應(yīng)，最后進行磺化反應(yīng)，可作為驅(qū)油劑，這種方法條件要求高且分子量提高有限。(4)烷基化反應(yīng)，專利[US3407188]采用鹵代烷或烷基硫酸鹽與木質(zhì)素發(fā)生曼尼希反應(yīng)制備木質(zhì)素季銨鹽，烷基鏈采用1到4個碳，長鏈鹵代烴則難以進行反應(yīng)；美國專利[US7691982；US4781840]采用鹵代烴、烷基硫酸鹽和環(huán)氧衍生物對木質(zhì)素進行烷基化反應(yīng)，但目的是為了提高木質(zhì)素的親油性，可用于驅(qū)油劑和浮選劑等；專利[CN1304950A；CN103254882A；US4739041；US5094295]采用鹵代直鏈烷烴作為烷基化試劑向木質(zhì)素磺酸鹽分子上引入烷基鏈，提高木質(zhì)素的親油性，使其在水和油中都有一定的溶解度，對其分子量影響較小；專利[CN102580610A]優(yōu)選氯代石蠟對木質(zhì)素磺酸鹽進行烷基化改性，合成木質(zhì)素磺酸鹽烷基化改性表面活性劑，在質(zhì)量濃度為1％的產(chǎn)物水溶液中，表面張力可降至29.299mN/m，但反應(yīng)條件苛刻，以有機溶劑(醇、酮或醚)和水的混合溶液為溶劑和以堿性有機胺(四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、吡啶或吡啶衍生物)為催化劑，且需要惰性氣體保護下進行反應(yīng)，不利于其工業(yè)化應(yīng)用。(5)酶催化法，專利[CN103088067A]用過氧化物酶催化合成高分子量木質(zhì)素磺酸鈉聚合物，制備的木質(zhì)素磺酸鈉聚合物重均分子量為30000Da～100000Da，提高了對固體顆粒懸浮體系的分散性能，但分散度較大且過氧化物酶的成本較高，使其應(yīng)用受到了限制。

以上對木質(zhì)素進行改性方法難以制備高分子量的木質(zhì)素改性產(chǎn)品，如傳統(tǒng)的甲醛縮聚法和烷氧化法等；一些方法達到了高分子量的改性產(chǎn)品，但分散度寬，水溶性變差且成本較高，如接枝共聚法和酶催化法等；已經(jīng)報道的烷基化改性的目的是為了提高木質(zhì)素磺酸鹽的親油性，并未能提高其分子量。因此，對木質(zhì)素進行改性提高分子量的技術(shù)制約了木質(zhì)素基聚合物的開發(fā)與應(yīng)用。

通常，研究者認為在木質(zhì)素或者木質(zhì)素磺酸鹽中引入具有親油性的烷基鏈，將降低水溶性，不利于合成制備高分子量、高水溶性的木質(zhì)素基聚合物。木質(zhì)素基聚合物作為分散劑，在很多分散體系中并不要求非常高的溶解度，同時，分散劑通常要求摻量低時性能優(yōu)。引入烷烴雖然一定程度上降低了水溶性，卻更加充分利用了木質(zhì)素本身的結(jié)構(gòu)單元，從原子經(jīng)濟學(xué)的角度看，卻是一種非常簡易高效的提高木質(zhì)素基聚合物的分子量的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的技術(shù)缺點，開發(fā)的一種烷烴橋聯(lián)的木質(zhì)素基聚合物，具有分子量高，水溶性好，分散度窄等優(yōu)點，以及低摻量和分散性能優(yōu)的特點。

本發(fā)明的另一個目的在于提供所述烷烴橋聯(lián)的木質(zhì)素基聚合物的制備方法。

本發(fā)明還有一個目的，在于提供所述烷烴橋聯(lián)的木質(zhì)素基聚合物在水煤漿和二氧化鈦等懸浮體系中的應(yīng)用。