[发明专利]一种以碱木质素改性制备表面活性剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以碱木质素改性制备表面活性剂的方法，属于木质素利用技术领域。

技术背景

木质素作为自然界储量丰富的可再生资源，其年产量仅次于纤维素，是最丰富的天然芳香族高分子。目前，木质素主要来源于化学法制浆、生物乙醇加工、有机溶剂制浆等。工业加工中木质素主要以燃烧的形式供给热量，利用价值较低，若将富含木质素的废液排放，则浪费资源，同时废水处理成本巨大。通过分子设计及结构改性，可改变木质素本身的性质，制备出具有高附加值的化学品，实现木质素的高效利用，不仅具有重要的生态效益，同时还具有重大的经济效益。

木质素具有大分子结构。其分子量大，分子量分布宽，缺乏亲水性和亲油性官能团。碱木质素分散在水中时，很少能产生润湿、乳化、凝聚、增溶、起泡或者消泡的作用，不能用做表面活性剂使用。通过对木质素进行适当改性，调整木质素中亲水基团和亲油基团的含量和比例，可提高木质素的表面活性。中国发明专利CN102503990A对碱木质素在高温150～350℃条件下进行催化降解，得到液化木质素，然后对液化产物采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵进行改性，制备得到木质素表面活性剂。该过程需要在高温高压条件下进行，操作成本较高。中国发明专利CN103254882A对碱木质素进行氧化、磺化、胺化、烷基化反应制备表面活性剂，反应工艺复杂，路线较长，其中磺化反应需要在高温（150～200℃）条件下反应。

发明内容

本发明的目的是提出一种以碱木质素改性制备表面活性剂的方法，改进已有表面活性剂的制备方法，以碱木质素为原料，通过引入长链烷烃提高木质素的亲油性，通过磺化反应增加木质素的亲水性，以制备具有两亲性的木质素表面活性剂。

本发明提出的以碱木质素改性制备表面活性剂的方法，包括以下步骤：

（1）将重量比为1:1:0.2的碱木质素、十二烷基缩水甘油醚、N,N-二甲基苄胺加入到二甲亚砜中，控制碱木质素与二甲亚砜的质量体积比为1:20，升温至90～120℃，反应5小时，用盐酸溶液调节pH值为2，减压蒸馏除去其中的二甲亚砜，所得产物使用水和石油醚洗涤后60℃干燥24小时，得到改性木质素；

（2）取上述改性木质素溶解于二氯甲烷得到第一溶液，改性木质素与二氯甲烷的质量体积比为1:20；取氯磺酸溶解于二氯甲烷得到第二溶液，氯磺酸与二氯甲烷的质量体积比为1:10，向第一溶液中逐滴加入第二溶液，使改性木质素与氯磺酸的质量比1:（0.5～2），进行磺化反应，磺化反应温度为0℃，磺化反应时间为0.5～2小时，反应结束后，用氢氧化钠溶液调节pH值为8，搅拌1小时，采用截留分子量为3000Da的透析袋透析，保留液在-50℃下冷冻干燥24小时，得到木质素表面活性剂。

本发明提出的以碱木质素改性制备表面活性剂的方法，其优点是：

（1）本发明的以碱木质素改性制备表面活性剂的方法，实现了碱木质素的合理利用，同时降低木质素废液排放引起的污染问题，有利于环境保护。

（2）本发明方法制备的表面活性剂，和已有技术中采用卤代烷烃改性木质素磺酸盐所制备的产物相比，已有方法制备的表面活性剂，其表面张力36mN/m，本发明方法制备的表面活性剂，其表面张力可降低至29.17mN/m，因此本发明制备的表面活性剂的表面活性有了显著提高。

（3）本发明制备表面活性剂的方法，其反应条件温和，不需要高温高压条件，反应条件易于控制和调整，因此反应工艺简单，生产设备相对简易，产品成本低，具有很好的工业应用前景。

（4）本发明方法制备木质素表面活性剂，以废弃物碱木质素为原料，制备的表面活性剂可用于工业及日用洗涤，减少了石油基表面活性剂的用量，因此本发明方法节约了能源。

具体实施方式

本发明提出的以碱木质素改性制备表面活性剂的方法，包括以下步骤：

（1）将重量比为1:1:0.2的碱木质素、十二烷基缩水甘油醚、N,N-二甲基苄胺加入到二甲亚砜中，控制碱木质素与二甲亚砜的质量体积比为1:20(g/mL)，升温至90～120℃，反应5小时，用盐酸溶液调节pH值为2，减压蒸馏除去其中的二甲亚砜，所得产物使用水和石油醚洗涤后60℃干燥24小时，得到改性木质素；