无甲醛的木质素-胺凝结剂制造技术

本发明专利技术提供了一种用于制备木质素-胺的方法。所述方法包括：提供木质素；随后用改性剂改性所述木质素以产生经改性的木质素；随后使所述经改性的木质素与胺反应以形成木质素-胺。合适的改性剂包括丙烯酸酯。本发明专利技术还公开了一种用于凝结水流中的悬浮物质的方法。所述方法包括提供水流，以及使水流中的悬浮物质与至少一种木质素-胺接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无甲醛的木质素-胺凝结剂
本专利技术涉及用于澄清水性流的方法和化学组合物。
技术介绍
凝结剂被用以澄清具有高浊度的工业废水。作为无机凝结剂(例如硫酸铝、聚氯化铝和氯化铁)的替代，有机凝结剂已受到相当多的关注。尽管无机凝结剂更便宜，但它们效率较低，并产生需要进一步处理的更大体积的淤渣。美国专利No.4,155,847公开了阳离子型凝结剂，其为由表卤代醇和胺的缩聚制得的水溶性聚合物。美国专利No.3,784,493、No.3,912,706、No.4,017,419、No.4,017,475、No.4,455,257、No.4,739,040和No.4,775,744描述了木质素基的材料与胺(包括一元胺和多胺)的曼尼希反应(Mannichreaction)产物，并可特征在于在反应I中：其中R1和R2可相同或不同，并选自由氢、甲基、乙基、具有1至20个碳原子的烷基、羟基取代的烷基、以及烷氧基取代的烷基组成的组，所述烷基可为直链或支链烷基、或者环烷基环。木质素可为来自软木或硬木的牛皮纸(Kraft)木质素或木素磺酸盐(lignosulfate)的重复单元。在这些木质素中的官能团包括但不限于氢、直链或支链的烷基、或环烷基环，例如酚基团、羟基、甲氧基、羧基、邻苯二酚和磺酸酯基团。木质素的更完全的技术描述可见于Lebo，S.E.，Gargulak，J.D.和McNally，T.J.2001，Lignin(木质素)，Kirk-OthmerEncyclopediaofChemicalTechnology(化学技术的Kirk-Othmer百科全书)，JohnWiley&;Sons中。所得阳离子型木质素-胺可用作凝结剂以及凝固控制剂、表面活性剂、用于树脂的填料。然而，甲醛最近被认定为致癌物质。因此，需要不使用甲醛的阳离子型木质素-胺制备方法。
技术实现思路
已开发了一种用于制备木质素-胺的新型方法。所述方法不涉及甲醛，并且是环境友好的。在一个实施例中，公开了一种经由迈克尔加成(Michaeladdition)制备木质素-胺的方法。所述方法包括：提供木质素；随后使所述木质素与改性剂反应以产生经改性的木质素；并且随后使所述经改性的木质素与胺反应以形成木质素-胺。在另一实施例中，所述改性剂包括丙烯酸酯。在另一实施例中，所述丙烯酸酯包括甲基丙烯酰氯或丙烯酰氯。在另一实施例中，所述胺包括伯胺或仲胺。在又一实施例中，所述胺选自由哌啶、哌嗪、吡咯烷、吗啉、1-(2-氨基乙基)哌嗪、苄胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、聚亚乙基亚胺、二甲基胺和二乙胺组成的组。另一实施例公开了一种用于凝结水流中的悬浮物质的方法。所述方法包括：提供水流，以及使水流中的悬浮物质与至少一种木质素-胺接触。在另一实施例中，所用的木质素胺包括木质素-二乙胺。在另一实施例中，所述木质素-胺以按所述水流的体积计约1ppm至约100ppm添加至水流中。任选地，所述木质素-胺以按所述水流的体积计约20ppm至约60ppm添加。在又一实施例中，所述木质素-胺以按所述水流的体积计约20ppm至约40ppm添加。在另一实施例中，公开了具有式II或III的木质素-胺：其中R1、R2和R3可相同或不同，并选自由氢、甲基、乙基、具有1至20个碳原子的烷基、羟基取代的具有1至20个碳原子的烷基以及烷氧基取代的具有1至20个碳原子的烷基组成的组，所述烷基可为直链或支链烷基、或者环烷基环。附图说明图1为实例1的核磁共振图。图2为实例2的核磁共振图。具体实施方式相比于使用甲醛制得的阳离子型木质素-胺，无甲醛的阳离子型木质素-胺具有更小的环境影响。无甲醛的木质素-胺将满足日益严格的排放规定。一种经由经丙烯酸酯改性的木质素与胺的迈克尔加成制备木质素-胺的新型合成方法可特征在于在反应IV中：其中R1、R2和R3可相同或不同，并选自由氢、甲基、乙基、具有1至20个碳原子的烷基、羟基取代的具有1至20个碳原子的烷基、以及烷氧基取代的具有1至20个碳原子的烷基组成的组，所述烷基可为直链或支链烷基、或者环烷基环。木质素可为来自软木或硬木的牛皮纸木质素或木素磺酸盐的重复单元。在这些木质素中的官能团包括但不限于氢、直链或支链的烷基，或环烷基环，例如酚基团、羟基、甲氧基、羧基、邻苯二酚和磺酸酯基团。所述新型方法不涉及甲醛，并且是环境友好的。如上所示，木质素用包含酰基官能团的改性剂改性。合适的含酰基的化合物包括但不限于甲基丙烯酰氯和丙烯酰氯。经改性的木质素随后与胺反应。一元胺和多胺均适用于迈克尔加成，包括但不限于脂族伯胺和仲胺，环状仲胺，如哌啶、哌嗪、吡咯烷、吗啉、1-(2-氨基乙基)哌嗪、苄胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、聚亚乙基亚胺、二甲基胺和二乙胺。木质素的氢氧化物含量是可变的，因此在反应中使用的改性剂的摩尔数可基于对于特定木质素测得的氢氧化物的量而不同。在另一实施例中，用于迈克尔加成中的胺的摩尔数等于或略大于对于特定的经改性的木质素测得改性官能团的量。为了促进改性步骤中的反应，可将木质素溶解于溶剂(如极性非质子溶剂)中。合适的溶剂包括但不限于二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、吡啶、二甲亚砜或水。在改性之后，经改性的木质素可随后通过添加乙醇、水、甲醇或异丙醇而沉淀出来。为了促进迈克尔加成步骤中的反应，可将经改性的木质素溶解于溶剂(如极性非质子溶剂)中。合适的溶剂包括但不限于二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜或甲醇。或者，可在具有相转移催化剂(PTC)的水中进行反应，所述相转移催化剂选自由式V、VI和VII组成的组：(R4)4N+XVR5(R)3Q+XVI(R6)a(R7)3-aN-(CH2)nN-(R7)3-n(R6)(X)(X)VII其中R4选自相同或不同的C(3-10)烷基；R5为C(1-3)烷基；R6选自相同或不同的C(1-2)烷基；R7选自相同或不同的C(3-10)烷基；Q为氮原子或磷原子；X可为卤素原子或-OR8基团，其中R8选自由H、C(1-18)烷基或C(6-18)芳基组成的组；n可为4至6；且a可为0或1。在迈克尔加成之后，木质素-胺可通过添加丙酮，或丙酮和己烷的混合物，或二乙醚而沉淀出来，从而产生木质素-二乙胺。通过添加10wt％的盐酸水溶液以形成盐酸盐，从而使木质素-二乙胺可溶于水。可通过将pH调节至约7或更低而改进溶解度。在一个实施例中，公开了一种经由迈克尔加成制备木质素-胺的方法。所述方法包括：提供木质素；随后使所述木质素与丙烯酸酯反应以产生经改性的木质素；随后使所述经改性的木质素与胺反应以形成木质素-胺。在另一实施例中，所述丙烯酸酯包括甲基丙烯酰氯或丙烯酰氯。在另一实施例中，胺包括伯胺或仲胺。在又一实施例中，所述胺选自由哌啶、哌嗪、吡咯烷、吗啉、1-(2-氨基乙基)哌嗪、苄胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、聚亚乙基亚胺、二甲基胺和二乙胺组成的组。另一实施例公开了一种用于凝结水流中的悬浮物质的方法。所述方法包括提供水流，以及使水流中的悬浮物质与至少一种木质素-胺接触。在另一实施例中，所用的木质素胺包括木质素-二乙胺。在另一实施例中，所述木质素-胺以按所述水流的体积计约1ppm至约100ppm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于经由迈克尔加成制备木质素‑胺的方法，其包括：(a)提供木质素；(b)使所述木质素与改性剂反应以产生经改性的木质素；以及(c)使所述经改性的木质素与胺反应以形成所述木质素‑胺。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.13 US 13/350,0491.一种用于经由迈克尔加成制备木质素-胺的方法，其包括：(a)提供木质素；(b)使所述木质素与改性剂反应以产生经改性的木质素；以及(c)使所述经改性的木质素与胺反应以形成所述木质素-胺。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述木质素包括至少一种牛皮纸木质素或木素硫酸盐木质素。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性剂包括含酰基的化合物。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述含酰基的化合物包括甲基丙烯酰氯或丙烯酰氯。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胺包括伯胺或仲胺。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胺选自由哌啶、哌嗪、吡咯烷、吗啉、1-(2-氨基乙基)哌嗪、苄胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、聚亚乙基亚胺、二甲基胺和二乙胺组成的组。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述迈克尔加成不使用甲醛。8.一种用于凝结水流中的悬浮物质的方法，其包括：(d)提供所述水流；和(e)使所述水流中的所述悬浮物质与至少一种木质素-胺接触，所述木质素-胺为迈克尔加成的产物，其包括：(f)提供木质素；(g)使所述木质素与改性剂反应以产生经改性的木质素；以及(h)使所述经改性的木质素与胺反应以形成所述木质素-胺。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述木质素-胺包括木质素-二乙胺。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述木质素-胺以按所述水流的体积计1ppm至100ppm添加至所述水流中。11.根据权利要求8所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：H董，W彭，LN路易斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US