[發明專利]分散染料用低沾污性木質素系分散劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410567016.0
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104356689A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 邱學青;楊東杰;李會景;黃錦浩;樓宏銘;鄧永紅;歐陽新平
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C09B67/38
• 分類號: C09B67/38;C08H7/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥;梁濤

技術領域

本發明涉及一種分散染料用分散劑；特別是涉及一種分散染料用低沾污性木質素系分散劑及其制備方法與應用；屬于生物質資源化利用技術領域。

背景技術

分散染料作為合成纖維的主要染料之一，在印染工業中有著廣泛的用途與巨大的需求。但分散染料屬于水不溶性染料，在研磨加工以及上染過程中需要添加大量的分散劑使染料穩定、均勻地分散，以提高其分散和上染性能。因此，染料分散劑在商品染料的加工和使用過程中起著至關重要的作用。

目前，分散染料球磨用分散劑主要有萘磺酸甲醛縮合物和木質素磺酸鹽兩大類。萘磺酸甲醛縮合物染料分散劑對纖維沾污輕、對偶氮染料還原破壞率低但其耐高溫穩定性差，且其來源于石油工業，原料受限，隨著石油資源的逐漸枯竭，其成本越來越高。而木質素磺酸鹽類染料分散劑主要來自紙漿造紙工業的副產品，原料來源廣，可再生同時成本較低，近年來受到了越來越多的關注。

木質素是自然界中含量僅次于纖維素的第二大生物質資源，全世界每年生成超過5000萬噸的工業木質素，但超過95％的木質素仍以“黑液”形式直接排入江河或濃縮后燒掉，很少得到有效利用。因此對木質素的開發和利用具有巨大的經濟效益和社會效益。工業木質素主要來源于造紙制漿工業產生的廢液，按照制漿工藝分為酸法制漿廢液中的木質素磺酸鹽和堿法制漿黑液中的堿木質素。酸法制漿工藝因為產生大量的廢酸、廢水對環境污染嚴重而逐漸被遺棄，造紙工業以堿法制漿為主，從而使得堿木質素產量占工業木質素比重90％以上，但堿木質素因水溶性較差利用率很低，因此對堿木質素改性利用具有重要的經濟和環境意義。當前對堿木質素應用的一個重要方面即是對其磺化改性用作染料分散劑。用于染料分散劑時，木質素通過吸附于染料顆粒后利用空間位阻和靜電斥力達到分散染料顆粒的目的。早在1909年，人們發現木質素磺酸鹽亞硫酸廢液固形物可作為分散劑用于染料加工中。當前染料分散劑的用量隨著染料產量的增加保持持續增長的勢頭，尤其木質素系染料分散劑以其原料來源豐富、價格低廉且易降解等無可替代的優勢在今后的染料分散劑領域中將占據越來越大的市場份額。

但木質素系染料分散劑仍存在自身的一些局限性，其中一個重要方面即是木質素對纖維進行吸附造成染色織物的沾污，尤其磺化堿木質素因其在磺化過程中造成更多的木質素酚羥基氧化為醌型結構而加重顏色，使得其對纖維的沾污較木質素磺酸鹽更為嚴重。

木質素對纖維的沾污受多方面因素的影響。朱德仁(朱德仁.淺談木質素磺酸鹽分散劑對纖維的沾污作用及影響因素.染料與染色,1984,27(5):48-52.)提出通過提高木質素分子量或提高木質素磺化度等方法均可以減輕沾污。

一般認為木質素對纖維的沾污主要是由木質素酚羥基氧化為醌型結構加重顏色以及木質素酚羥基與纖維的酰胺鍵和羥基間形成氫鍵吸附造成的。目前已經有許多研究學者針對封閉木質素酚羥基以減輕其沾污問題展開了一系列的研究。徐龍杰等(徐龍杰,李永雕,朱德仁.淺談木質素分散劑的顏色與對纖維的沾污作用.染料與染色,2011,48(6):45-47.)利用氧化和還原使木質素醌型結構變成芳香酸以及破壞雙鍵和苯環形成的共軛以減輕木質素的顏色來減弱沾污。美國專利US4184845公開一種通過減輕木質素顏色以減輕對纖維沾污的方法。首先將1000g木質素溶于水中后添加2～10mol封閉試劑(含鹵素烷基醇、含鹵素磺酸鹽或含烷基的酯化物等)并在一定溫度下反應，使木質素酚羥基封閉，然后將封閉酚羥基后的木質素與氧化劑(空氣、氧氣或過氧化氫)在50至200pa壓力下、pH值11.0左右反應以氧化木質素發色基團，得到了低色度木質素。美國專利US3672817采用含七個碳原子以上的烯化氧、含鹵素烷基醇以及碳酸亞烴酯等封閉木質素酚羥基以減弱木質素對纖維的沾污。美國專利US4001202公開了一種利用環氧氯丙烷封閉木質素酚羥基同時提高木質素分子量的方法來降低其沾污性能。美國專利US4355996公開一種通過二價金屬鹽和硼酸鹽封閉木質素酚羥基以減弱木質素對偶氮染料還原能力以及減輕對纖維沾污的方法。此方法將二價金屬離子如Mg²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Cr²⁺、Mn²⁺和硼酸鹽加入到磺化木質素水溶液中，通過二價金屬鹽和硼酸鹽與木質素酚羥基間反應生成螯合物和酯的形成機制來減輕木質素對纖維的吸附沾污。