[發明專利]一種木質素碳酸酯的制備方法

有效

• 申請號: 201911341243.0
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN110903492B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 謝海波;陳沁
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 張梅

本發明公開了一種木質素碳酸酯的制備方法，包括如下步驟：(1)在高壓反應釜中將木質素溶解于有機溶劑中，攪拌混合1?100min，得到均相溶液A品；(2)往均相溶液A品中加入有機堿和相轉移催化劑，通入COsubgt;2/subgt;并將壓力穩定至0.10?15MPa，在10?100℃下反應1?10h，得到木質素基碳酸單酯中間體B品；(3)向B品中加入與木質素上的羥基的摩爾比為0.1?2:1的鹵代化合物，在COsubgt;2/subgt;壓力為0.1?10MPa、溫度為10?100℃下反應0.1?48h，得C品；(4)反應結束后，向C品中倒入水或C1?C3的低級脂肪醇，將其沉淀再生，然后洗滌、干燥后得到木質素碳酸酯。本發明具有制備過程環保，且酯化效率高的特點；此外，還具有木質素碳酸酯結構、功能可調，制備工藝簡單，溶劑可循環使用的特點。

技術領域

本發明涉及一種木質素碳酸酯的制備方法，特別是一種木質素碳酸酯的制備方法。

背景技術

傳統上對木質素的利用主要是通過直接焚燒，利用價值低，不僅造成資源浪費也導致環境污染，由于木質素結構復雜且類型繁多，不能直接作為結構材料使用，對木質素進行功能化修飾是實現木質素高值化利用的重要途徑。木質素可以作為芳香族化學品和高分子材料的原材料，木質素上含有大量的酚羥基、脂肪族羥基幾羧基基團，這些結構特征決定其具有高值化利用的潛力，目前對木質素的改性包括：酯化、醚化、氧化預處理、胺化還原，改性后的木質素可作為阻燃材料、吸附材料、光化學材料、電化學材料、醫藥材料等。

酯化改性后的木質素性能會有顯著提升，尤其在相容性方面，可以作為添加劑用于3D打印的油墨或包裝材料中。傳統上對木質素的酯化采用酸酐或酰氯，酸酐的反應活性非常高，可以同時實現對木質素上的酚羥基和脂肪族羥基的酯化，有研究表明木質素與丁酸酐反應后不僅溶解性增加，而且在聚乳酸及纖維素丁酸脂等生物可降解聚合物中的相容性顯著提升Biomacromolecules,2005,6,1895–1905；Eur.Polym.J,2017,93,618–641。木質素和酰氯反應后可以和聚丙烯、聚苯乙烯等傳統的合成高分子進行共混改性(ACSSustainableChem.Eng.,2016,4,5238–5247；)。但以上兩種策略存在以下缺點：首先，由于在酯化反應過程中使用了有毒的溶劑和催化劑產生大量廢棄物，尤其是使用酰氯會導致有毒鹵化物的形成；其次，分離這些有毒的溶劑和催化劑會導致生成成本的提高，同時會引起環境污染問題；再次，當采用長鏈酸酐或酰氯時，木質素的酯化效率比較低。因此，傳統對木質素的酯化方法不符合綠色化學的要求，并且效率不高。

本發明專利使用有機溶劑溶解木質素，并在有機堿及相轉移催化劑存在下與二氧化碳反應，生成木質素基碳酸酯單酯中間體，之后加入鹵代試劑進行親核取代反應，制備木質素碳酸酯功能材料，獲得的材料結構和性質、功能性可調，合成方法新穎，工藝簡單，操作方便，溶劑可循環使用等優點。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種木質素碳酸酯的制備方法。本發明具有制備過程環保，且酯化效率高的特點；此外，還具有木質素碳酸酯結構、功能可調，制備工藝簡單，溶劑可循環使用的特點。

本發明的技術方案：一種木質素碳酸酯的制備方法，包括如下步驟：

(1)在高壓反應釜中將木質素溶解于有機溶劑中，攪拌混合1-100min，得到均相溶液A品；

(2)往均相溶液A品中加入有機堿或無機堿和相轉移催化劑，通入CO₂并將壓力穩定至0.10-15MPa，在10-100℃下反應1-10h，得到木質素基碳酸單酯中間體B品；

(3)向B品中加入與木質素上的羥基的摩爾比為0.1-2:1的鹵代化合物，在CO₂壓力為0.1-10MPa、溫度為10-100℃下反應0.1-48h，得C品；

(4)反應結束后，向C品中倒入水或C1-C3的低級脂肪醇，將其沉淀再生，然后洗滌、干燥后得到木質素碳酸酯。