一种木质素磺酸盐的改性方法技术

本发明专利技术公开了一种木质素磺酸盐的改性方法，首先使用氧化剂对木质素磺酸盐进行氧化，然后加入一定量的甲醛和亚硫酸氢钠进行磺化，将磺化产物通过阴离子和阳离子交换树脂进行分离提纯，最终得到改性的木质素磺酸盐的木质素苯环中引入短链磺酸基，能有效提高碱木质素的水溶性、分散性和乳化性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于木质素磺酸盐
，涉及一种木质素磺酸盐的改性方法。
技术介绍
木质素磺酸盐通过磺化反应提高木质素磺酸盐本身的磺酸根的含量，提高了木质素的水溶性以及反应活性，对后期改性木质素磺酸盐制备减水剂提供了有利条件，目前国内外对木质素的研究很多，但是由于木质素来源于造纸废液，造纸过程中处理工艺的不同以及木质素本身是三维网状结构的天然高分子化合物，有三种不同的单体，相对分子质量不均，因而对木质素的分离提纯造成了困难。专利名称为常温常压生产木质素磺酸盐的方法，公开号为CN1434068的中国专利技术专利；专利名称为含有烷基磺酸的高磺化度木质素磺酸盐及其制备方法与应用，公开号为CN104194002A的中国专利技术专利。上述专利公开的方法通过以甲醛、二轻基酮或者氧化剂为引发剂催化氧化木质素，工艺方法简单，但是接枝效率不高，而且引入的短链磺酸基团与带正电颗粒表面的锚固作用不够强，限制了木质素磺酸盐的工业应用。水溶性、分子量低、分子量分布宽和反应性能差，严重限制了碱木质素的工业应用。利用官能团进行化学改性如磺化、氧化、氨化、烷基化、缩合、接枝共聚等可改变其水溶性，分子量和表面能制备高附加值的木质素基表面活性剂产品，目前常见的改性方法是通过磺化改性成木质素磺酸盐，其特点是在木质素苯环结构中引入短链磺酸基，具有表面能有效提高碱木质素的水溶性、分散性和乳化险等性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种木质素磺酸盐的改性方法。通过采取先氧化后磺化的方法，制备得到的改性的木质素磺酸盐的木质素苯环中引入短链磺酸基，能有效提高碱木质素的水溶性、分散性和乳化性。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：这种木质素磺酸盐的改性方法，包括以下步骤：步骤1，按质量份数取5份木质素磺酸盐，将上述木质素磺酸盐溶解在体积份数为80份的蒸馏水中，加入体积份数为2份的氧化剂，在55-60℃下反应1-2h，得到溶液a；步骤2，将溶液a升温至60-100℃，然后加入质量份数位4份的甲醛和亚硫酸氢钠，反应5-9h，然后冷却至室温，得到溶液b；步骤3，将溶液b依次流经阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，然后使用蒸馏水洗涤阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，直到清洗过后的清洗液的PH到7为止，得到提取液；步骤4，将提取液在80-100℃下烘干，得到改性的木质素磺酸盐。更进一步的，本专利技术的特点还在于：其中步骤3中阳离子交换树脂的制备过程是，在浓度为2mol/L的氯化氢溶液中浸泡12h的强酸性阳离子树脂，并且使用蒸馏水将上述强酸性阳离子树脂洗涤至pH为中性，得到阳离子交换树脂。其中步骤3中阴离子交换树脂的制备过程是，在浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12h的强碱性阴离子树脂，并且使用蒸馏水将上述强碱性阴离子树脂洗涤至pH为中性，得到阴离子交换树脂。其中使用蒸馏水洗涤阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，至洗涤流出液的pH为中性时，将所有洗涤液收集起来，得到提取液。其中步骤2中甲醛和亚硫酸氢钠的质量比为1-2:3。其中步骤1中的氧化剂为浓度为30％的过氧化氢溶液。其中步骤1中使用氯化氢溶液将溶解了木质素磺酸盐的水溶液的pH调整至2-3，其中氯化氢的浓度为0.5mol/L。其中步骤1中氧化剂反应过后，向所得溶液中加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，将所得溶液的pH调整至8-9，得到溶液a。本专利技术的有益效果是：先使用氧化剂及木质素磺酸盐进行氧化，打开木质素磺酸盐的三维网状结构，让更多的活性位点暴露出来，然后加入甲醛和亚硫酸氢钠进行磺化改性；从而增加了木质素磺酸盐的水溶性，提高木质素磺酸盐的磺化度，同时提高了木质素磺酸盐的反应活性。附图说明图1为本专利技术中木质素磺酸盐在10-100mg/l浓度范围下在80nm的波长下吸光度的标准浓度曲线图；图2为本专利技术中测定木质素磺酸盐在不同体积氢氧化钠溶液中导电率的曲线图；图3为本专利技术中改性的木质素磺酸盐在不同体积的氢氧化钠溶液中导电率的曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：本专利技术提供了一种木质素磺酸盐的改性方法，包括以下步骤：步骤1，按质量份数取5份木质素磺酸盐，将上述木质素磺酸盐溶解在体积份数为80份的蒸馏水中，然后使用0.5mol/L的氯化氢溶液将所得溶液pH调整至2-3；再加入体积份数为2份的氧化剂，氧化剂为浓度为30％的过氧化氢溶液；在55-60℃下反应1-2h，然后使用0.5mol/L的氢氧化钠溶液将所得溶液的pH调整至8-9，得到溶液a。步骤2，将溶液a升温至60-100℃，然后加入质量份数位4份的甲醛和亚硫酸氢钠，其中甲醛和亚硫酸氢钠的质量比为1-2:3，反应5-9h，然后冷却至室温，得到溶液b。步骤3，在浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡12h的强碱性阴离子树脂，并且使用蒸馏水将上述强碱性阴离子树脂洗涤至pH为中性，得到阴离子交换树脂；在浓度为2mol/L的氯化氢溶液中浸泡12h的强酸性阳离子树脂，并且使用蒸馏水将上述强酸性阳离子树脂洗涤至pH为中性，得到阳离子交换树脂；将溶液b依次流经阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，然后使用蒸馏水洗涤阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，至流出液的pH为中性时，将洗涤液收集起来，得到提取液。步骤4，将提取液在80-100℃下烘干，得到改性的木质素磺酸盐。在波长280nm下测定了10组不同质量浓度改性的木质素磺酸盐的吸光度，并且根据标准浓度曲线计算出其质量浓度，得到如图1所示的曲线图，图中参数的具体含义是：拟合函数GaussAmp拟合方程Y＝y0+A*exp(-0.5((x-xc)/w：)相关系数R0.97147Y03.524Xc95.66239W53.72579A0.60985使用0.0025mol/L的氢氧化钠溶液滴定得到的改性的木质素磺酸盐，氢氧化钠和磺酸根离子发生中和反应使得导电率先下降，随着氢氧化钠的量的增加，其导电率上升，最低处即为磺酸根的量，其结果如图2所示，图中参数的具体含义是：拟合函数GaussAmp拟合方程Y＝y0+A*exp(-0.5((x-xc)/w：)相关系数R0.98912Y0993.52044Xc26.51782W1275.29814A-992.76696本专利技术的制备方法简单，且操作方便，从图1和图2中可以看到，本专利技术得到的改性的木质素磺酸盐，在原有木质素磺酸盐的基础上引进了更多的磺酸基，提高了木质素磺酸盐的水溶性和反应活性，便于在后续的改性中创造有利条件。图3为0.02g、0.03g和0.04g改性的木质素磺酸盐在体积为0-30ml浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液中的导电率的曲线图。随着氢氧化钠溶液的消耗，氢氧化钠中和了磺酸根离子，即使得其导电率下降；当磺酸根离子被消耗完的时候，导电率达到最低点；然后继续滴加氢氧化钠溶液，使得导电率上升。本专利技术的实施例为：实施例1步骤1，取5g木质素磺酸盐，将上述木质素磺酸盐溶解在80ml的蒸馏水中，然后使用0.5mol/L的氯化氢溶液将所得溶液的pH调整至2；再加入2ml的氧化剂，氧化剂为浓度为30％的过氧化氢溶液；在55℃下反应1h，然后使用0.5mol/L的氢氧化钠溶液将所得溶液的pH调整至8，得到溶液a。步骤2，将溶液a升温至60℃，然后加入4g的甲醛和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质素磺酸盐的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，按质量份数取5份木质素磺酸盐，将上述木质素磺酸盐溶解在体积份数为80份的蒸馏水中，再加入体积份数为2份的氧化剂，在55‑60℃下反应1‑2h，得到溶液a；步骤2，将溶液a升温至60‑100℃，然后加入质量份数为4份的甲醛和亚硫酸氢钠，反应5‑9h，然后冷却至室温，得到溶液b；步骤3，将溶液b依次流经阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，然后使用蒸馏水洗涤阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，直到清洗过后的清洗液的PH到7为止，得到提取液；步骤4，将提取液在80‑100℃下烘干，即得到改性的木质素磺酸盐。

【技术特征摘要】
1.一种木质素磺酸盐的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，按质量份数取5份木质素磺酸盐，将上述木质素磺酸盐溶解在体积份数为80份的蒸馏水中，再加入体积份数为2份的氧化剂，在55-60℃下反应1-2h，得到溶液a；步骤2，将溶液a升温至60-100℃，然后加入质量份数为4份的甲醛和亚硫酸氢钠，反应5-9h，然后冷却至室温，得到溶液b；步骤3，将溶液b依次流经阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，然后使用蒸馏水洗涤阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，直到清洗过后的清洗液的PH到7为止，得到提取液；步骤4，将提取液在80-100℃下烘干，即得到改性的木质素磺酸盐。2.根据权利要求1所述的木质素磺酸盐的改性方法，其特征在于，所述步骤3中阳离子交换树脂的制备过程是，在浓度为2mol/L的氯化氢溶液中浸泡12h的强酸性阳离子树脂，并且使用蒸馏水将上述强酸性阳离子树脂洗涤至pH为中性，得到阳离子交换树脂。3.根据权利要求1所述的木质素磺酸盐的改性方法，其特征在于，所述步骤3中阴离子交换树脂的制备过程是...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭睿，宋博，马兰，土瑞香，王映月，郭煜，李云鹏，韩双，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61