[發明專利]一種提高堿木素磺化得率的方法

在審

• 申請號: 201710485022.5
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107163260A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 張志禮;楊仁黨
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: 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: 雷月華

技術領域

本發明屬于提高堿木素反應活性領域，具體涉及一種提高堿木素磺化得率的方法。

背景技術

木素，作為地球上儲量最為豐富的天然聚合物之一，其儲量僅次于纖維素，位居第二。世界范圍內，每年通過各種化學制漿方法得到大約3千萬噸木素廢棄物。作為生物質精煉過程中的副產物，絕大多數木質素在堿回收過程中，當作燃料被燒掉，但是木素的熱值低，大量木素的燃燒造成了生物質能源的浪費。因此，亟待探究出一種可以高值化利用木素的方法，以便合理利用該生物質資源。

木素分子含有大量的活性基團，如甲氧基、酚羥基、醇羥基、碳碳雙鍵、羰基等，這些官能團的存在表明木素具有制備多種功能性材料的潛能。常用的木素改性方法包括磺化、接枝共聚、胺化、烷基化、氧化、縮合等。上述方法中磺化反應是最為有效的利用木素的改性方法。磺化后的木素成為磺化木素，或者木素磺酸鹽，現階段廣泛應用表面活性劑、混凝土減水劑、三次采油助劑、農業化學試劑等諸多領域。組成木素的分子單元之間存在多種化學連接，呈現三維立體網狀結構，木素磺化改性過程中磺酸基僅能取代木素表面的活性基團，磺酸基難以滲入到木素分子內部，造成木素分子內部的基團不能參與磺化反應，從而導致磺化率低。為提高木素的磺化效率，鄧國頌等人借助強堿氧化劑對堿木素進行活化處理(中國造紙,2005,24(12):29-32)。強堿氧化劑的使用造成了水污染處理壓力的增大，不是一種綠色環保的方法。

發明內容

為了解決以上現有技術的缺點和不足之處，本發明的目的在于提供一種提高堿木素磺化得率的方法。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種提高堿木素磺化得率的方法，該方法通過對堿木素進行預處理以提高堿木素磺化得率，所述預處理包括以下步驟：將堿木素加入1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽或1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽混合均勻進行處理，處理完成后加入水終止反應，隨后進行離心和冷凍干燥得到預處理后的堿木素。上述反應完成后通過減壓蒸餾回收1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽或1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽。

優選地，所述的堿木素包括針葉木、闊葉木或草類原料經過各類堿法制漿黑夜中提取而來的堿木素，也包括商業化售賣的各類堿木素。

優選地，所述堿木素純度為80～95％。

優選地，所述堿木素含水量在1～3％。

優選地，所述堿木素粒徑在80～100目。

優選地，所述的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽或1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽的純度為95～99％。

優選地，所述1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽或1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽的用量為絕干堿木素質量的400％-500％。

優選地，所述加入1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽或1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽后的處理溫度為80～90℃。

優選地，所述加入1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽或1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽后的處理時間為60～120min。

優選地，所述離心的轉速為3000～3500r/min。

本發明的制備方法及所得到的產物具有如下優點及有益效果：

(1)本發明所用的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽或1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽綠色環保，便于回收利用。

(2)提高堿木素磺化得率的方法制備工藝簡單，易于操作，適于工業化生產。

(3)預處理后堿木素的反應活性顯著增大，磺化效率提高。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。

實施例1

取麥草燒堿蒽醌法制漿黑液提取的堿木素(純度為85％，粒徑為80目，含水量為3％)，加入1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽混合預處理，處理完成后加入去離子水終止反應，隨后進行離心(轉速3000r/min)、冷凍干燥得到預處理后的堿木素。進行減壓蒸餾回收1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽。處理條件為：1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽的用量為絕干堿木素質量的400％，處理溫度為80℃，處理時間為60min。木素的磺化改性工藝如下：預處理后的堿木素樣品加入到去離子水中，水的用量為木素質量的300％，磁力攪拌(300r/min，20min)，加熱到95℃，加入過氧化氫，控制溫度95℃，反應1小時，隨后加入甲醛和亞硫酸鈉，保持95℃下反應3h，其中甲醛用量40％(相對絕干木素)，亞硫酸鈉用量為30％(相對絕干木素)。