[发明专利]一种改性碱木质素及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学工业领域，具体涉及一种改性碱木质素及其制备方法。

背景技术

制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿t纤维素，同时得到5000万t左右的木质素副产品。从制浆废液中提取出的木质素分子量在几百到几百万之间，且具有显著的多分散性，不溶于水，具有良好的物理、化学性能，如阻燃、耐溶剂性能和良好的热稳定性能。工业木质素一般以碱木质素形式存在，而碱木质素是重要的化工原料，开展化学综合利用，对中小型造纸厂黑液治理有重要意义。造纸黑液的排放不仅造成资源的极大浪费，同时又严重污染环境，因而对其进行综合开发利用对经济发展和环境保护都具有重大的现实意义。

工业碱木质素实际上是碱木质素大分子降解形成的小的碎片和各种碎片缩合物的一种混合物，保留有原本木质素的大分子骨架和基本的功能基团。如含有酚羟基、醇羟基、羰基、羧基、甲氧基、共轭双键等多种功能基或化学键，并且存在酚型和非酚型的芳香环，其侧链和芳香核均可进行接枝等多种化学反应。这些性质使得碱木质素在现代化学工业中拥有巨大的潜在应用价值。随着资源短缺的日益严重和人类环境意识的日益增强，人们越来越多地关注碱木质素这一天然可再生的废弃资源的高值化利用。碱木质素本身的反应活性不大，未经改性的碱木质素由于性能一般，其用途一般受到限制，在工业上直接应用范围很小。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种制备方法简单、酚羟基含量较高的改性碱木质素。

本发明的改性碱木质素的酚羟基含量≥1.8。

进一步为所述酚羟基含量≥5.9。

本发明还提供一种制备所述改性碱木质素的方法，其包括下述步骤：

(1)将碱木质素溶解在溶剂中，制得碱木质素溶液；

(2)氮气除氧，向碱木质素溶液中加入三甲基碘硅烷，使碱木质素与三甲基碘硅烷的质量比为1∶10～20；

(3)在温度为70～100℃的条件下反应1～2小时，制得改性碱木质素。

其中，步骤(1)中所述溶剂为二氯甲烷或水。

另外，步骤(1)中所述碱木质素溶液浓度为0.05～1g/ml。

另外，步骤(2)中所述碱木质素与三甲基碘硅烷的质量比为1∶12～16。

另外，步骤(3)中的温度为90℃。

另外，步骤(3)中的反应时间为2小时。

本发明利用脱甲基反应，将碱木质素中的甲氧基脱除甲基改性成羟基，制备一种改性碱木质素。在制备改性碱木质素前可对原料碱木质素进行纯化，纯化方法无特殊限制。

另外，本发明中所用三甲基碘硅烷既可以使用市售产品，也可以通过在实验室合成产品。当在实验室合成时，可将稍过量的六甲基二硅烷与碘反应制得，其制备方法条件温和，时间短，相对腐蚀性低。

本发明通过脱甲基化改性制备改性碱木质素，方法简单，对碱木质素的结构并无破坏，可作为工业反应原料进一步反应，其工业应用前景广泛。

并且，本发明的改性碱木质素制备方法简单、酚羟基含量较高、不破坏碱木质素的结构，可实现对废弃资源的高值化利用。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中所用试剂如下：

碱木质素：天津市盛富江化工销售有限公司

氢氧化钠：分析纯，北京化工厂

硫酸：95％～98％，分析纯，北京化工厂

三甲基碘硅烷：99％，日照力德士化工有限公司

二氯甲烷：分析纯，北京化工厂

实施例1

1、按照如下配比进行备料：

碱木质素        5g

二氯甲烷        50ml

三甲基碘硅烷    50ml

2、配制混合液

将碱木质素及二氯甲烷加入三颈烧瓶中，搅拌使碱木质素溶解，获得碱木质素-二氯甲烷混合液。

3、脱甲基反应

通入氮气，排尽空气后，加入50ml的三甲基碘硅烷，90℃下搅拌反应2h，冷凝回流。

4、产物处理

1)首先停止加热，冷却至室温，自冷凝管口处加入去离子水；

2)关闭氮气，停止机械搅拌，将反应后的物质进行抽滤，用去离子水洗涤反应器，继续抽滤；

3)用去离子水洗涤滤饼，直至滤液呈无色；

4)将滤饼烘干，研细，即得本发明产品。

按照Folin-Ciocalteu试剂法来测定本实施例制备的改性碱木质素材料的酚羟基含量，检测结果见表1.