[发明专利]离子液体溶剂体系中改性木质素的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及木质素衍生物材料的制备和应用属于天然高分子化学领域，也属于材料科学领域。特别是涉及一种离子液体溶剂体系中木质素衍生物材料的制备和应用。

背景技术

木质素，一种生物高分子，自然界中，木质素的储量仅次于纤维素，而且每年都以500亿吨的速度再生。制浆造纸工业每年要从植物中分离大约1.4亿吨纤维素，同时得到5000万吨左右的木质素副产品，是木材加工产生废弃物的主要成分，超过95％的木质素仍直接排入江河或浓缩后作为燃料烧掉，较少得到有效利用，成为一大污染源。近来，人们为了回收利用木质素，对其进行了改性研究，并用以制备交联树脂，改善热塑性弹性体以及橡胶的性能。加入木质素能提高热塑性弹性体和橡胶基质的热稳定性。

乙醇木质素是利用乙醇溶剂法制备纸浆过程中获得的木质素，是一种优良的环保型补强材料。此木质素没有经过碱或亚硫酸盐蒸煮，较好地保留了木质素的化学活性，灰分含量很低，在高分子材料中的改性方面有广阔的应用前景，不仅可作为橡胶的添加剂，而且在塑料、胶粘剂等材料中都将得到广泛地应用。

离子液体作为一种新型的溶剂，在较宽的范围内以液态存在，且具有良好的热稳定性，无毒、无挥发性，有利于环境保护和操作人员健康。通过选择适合的阴、阳离子组合，可以改变离子液体的物理化学性质，从而溶解多种有机物、无机物和高分子材料。大部分有机溶剂法制得的木质素只能溶于碱性溶液，不仅增加了投入，还腐蚀设备，造成新的污染。许多离子液体能够溶解木质素，且溶解度很高，因此，采用离子液体溶解木质素，生产木质素衍生物不仅能够实现无毒环保，还可以提高生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种以离子液体为溶剂来制备改性木质素衍生物的方法，该方法绿色环保，溶剂可回收，低成本，可以满足生产需要。该改性木质素能够作为补强添加剂。

本发明所提供的离子液体溶剂体系中改性木质素的制备方法，具体制备步骤如下：

第一步、将木质素加入离子液体中，木质素在离子液体中的质量含量为10～40％，80℃油浴加热并机械搅拌30min后木质素溶解，形成木质素离子液体溶液；

第二步、待温度降至60℃，将甲醛加入木质素离子液体溶液中，继续搅拌0.5h后结束反应，甲醛的用量为0.3～0.5mol/100g木质素；

第三步、冷却后，再经水洗、干燥，得木质素的羟甲基衍生物材料。

本发明所用的木质素选自乙醇木质素，所用的离子液体由阳离子和阴离子组成，阳离子为取代基是C₁～C₄的烷基、丙烯基；阴离子为Cl^-。

本发明的有益效果：采用离子液体制备改性木质素，操作费用低，而且有利于环境保护和操作人员健康，符合绿色生产的要求。

具体实施方式

实施例1、将盛有20g[C₄MIM]Cl离子液体的50ml三口瓶置于80℃油浴中，待温度稳定后，向其中加入2g木质素。木质素在离子液体中的溶解时间为30min，降温至60℃之后，加入0.18g的甲醛，搅拌0.5h后结束反应。冷却后，再经水洗、干燥，得木质素的羟甲基衍生物材料。

实施例2、将盛有20g[C₂MIM]Cl离子液体的50ml三口瓶置于80℃油浴中，待温度稳定后，向其中加入2g木质素。木质素在离子液体中的溶解时间为30min，降温至60℃之后，加入0.18g的甲醛，搅拌0.5h后结束反应。冷却后，再经水洗、干燥，得木质素的羟甲基衍生物材料。

实施例3、将盛有20g[C₁MIM]Cl离子液体的50ml三口瓶置于80℃油浴中，待温度稳定后，向其中加入2g木质素。木质素在离子液体中的溶解时间为30min，降温至60℃之后，加入0.18g的甲醛，搅拌0.5h后结束反应。冷却后，再经水洗、干燥，得木质素的羟甲基衍生物材料。

实施例4、将盛有20g[AMIM]Cl(1-丙烯基-3-甲基咪唑氯盐)离子液体的50ml三口瓶置于80℃油浴中，待温度稳定后，向其中加入2g木质素。木质素在离子液体中的溶解时间为30min，降温至60℃之后，加入0.18g的甲醛，搅拌0.5h后结束反应。冷却后，再经水洗、干燥，得木质素的羟甲基衍生物材料。