[发明专利]一种改性木质素及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种改性木质素及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将重均相对分子质量为10000～20000的乙酸木质素、水、亚硫酸钠加到反应釜中，反应，得到磺化木质素；(2)向步骤(1)得到的反应体系中逐滴添加环氧氯丙烷，反应，得到醚化的磺化木质素，即所述改性木质素。发明的方法以乙酸木质素为原料，比碱木质素和硫酸盐木质素的相对分子质量高，含无机物灰分少，且缩合结构含量较低，有利于后续的改性及应用。本发明的制备方法可以制得具有较高相对分子质量和较低酚羟基含量的醚化的磺化木质素，并且磺化度适中。该改性木质素作为染料分散剂应用时，具有良好的分散性和热稳定性。

技术领域

本发明属于染料添加剂技术领域，具体涉及一种改性木质素及其制备方法和应用，特别是提供一种用作染料分散剂的改性木质素及其制备方法和应用。

背景技术

木质素磺酸盐是一种具有良好表面活性的阴离子型聚电解质，主要来自亚硫酸盐制浆蒸煮废液。它具有良好的分散、吸附、润湿等特性，可应用于染料分散剂、农药分散剂、混凝土添加剂、钻井泥浆添加剂等。

在印染工业中，分散染料是使用最广泛的染料。分散染料在水中几乎不溶，在使用时需要借助染料助剂，分散剂就是其中极其重要的一类助剂。染料分散剂一般为阴离子表面活性剂，主要有萘系磺酸盐、酚醛系磺酸盐和木质素磺酸盐等。木质素磺酸盐由于来源广泛、低毒、可再生、价格低廉等优点，在染料加工行业使用量逐年增加。然而，由于亚硫酸盐法制浆厂数量少，木质素磺酸盐产量不能满足各方需要。因此，有必要以其他木质素原料开发和生产与木质素磺酸盐功能相似的木质素基产品以满足市场需求。

人们早已开始用碱木质素或硫酸盐木质素代替木质素磺酸盐，制备染料分散剂。碱木质素亲水性差，所以要通过磺化向碱木质素结构单元的侧链、或通过催化氧化磺化或磺甲基化在苯环的C5位上引进亲水性磺酸基，得到水溶性较好的磺化碱木质素或磺甲基化木质素，磺化产物可用作分散剂。

此前人们研究了木质素磺酸钠染料分散剂的相对分子质量和酚羟基含量对分散性和热稳定性的影响。发现，木质素磺酸钠中酚羟基含量的减少和分子量的增加有利于提高染料在纤维上的上染率。

Qin等以碱木质素为原料，利用接枝磺化和醚化交联制备了较高相对分子质量、低酚羟基含量、颜色较浅的羟丙基磺化木质素，该磺化木质素对分散染料具有良好的分散性、热稳定性和沾污性(Qin Y et al,Holzforschung,2016,70(2):109-116)。他们还制备了具有不同相对分子质量的羟丙基磺化木质素，研究了相对分子质量对其用作染料分散剂分散性能的影响。发现重均相对分子质量为11020羟丙基磺化木质素对分散深蓝具有良好的分散性、高温分散性和较高的上染率(Qin Y et al,ACS Sustainable ChemistryEngineering,2015,3(12):3239-3244.)。

邱学青等人在CN104356689B中公布了一种低沾污性木质素系分散剂的制备方法。该方法首先将固体碱木质素溶于水中，调节pH值至9.0～12.0，配制成质量分数为20％～50％的水溶液，加热到60～90℃，加入羟乙基磺酸钠，反应1～3小时，得到羟乙基磺化碱木质素。然后加入极性剂和表面活性物质，调pH值至4～6，可得到木质素系染料分散剂。据称该木质素分散剂对纤维的沾污率和对分散染料还原率显著地优于木质素磺酸纳和磺甲基化木质素分散剂。应用此染料分散剂制备的染料体系在纤维上的上染率，比木质素磺酸纳有较大程度提高，所制备染料分散液的分散稳定性均优于萘系分散剂。邱学青等还在CN103131020B中公布了一种羧基磺酸基木质素染料分散剂的制法。方法是将碱木质素粉末加入水中，配制成质量分数为20％～50％的溶液：在75～100℃加入含磺酸基的单体和引发剂反应1～2小时，得到磺酸基木质素：将羧酸类化合物溶于水，配成质量分数为10％～40％的水溶液，在温度30～80℃、pH4～7的条件下滴加环氧氯丙烷反应1～3小时，得到羟丙基羧酸化合物：将上述两中间产物在温度80～100℃、pH值为8～12条件下反应0.5～3h；加入质量分数为20％～30％的羟基酮类化合物反应2～6小时，反应结束得到含有较多磺酸基和羧基的木质素改性产物。