木质素胺的制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种木质素胺的制备方法，包括：将木质素溶解于碱溶液中得到第一溶液；将固体碱性催化剂和有机胺加入到所述第一溶液中并加热得到第二溶液；将甲醛滴入所述第二溶液中保温反应得到所述木质素胺。本发明专利技术实施例的木质素胺的制备方法，采用了固体碱性催化剂，使得木质素胺的接枝率较高，从而可提高木质素胺在酸性条件下表面活性以及在酸性溶液中的溶解度。

Process for preparing lignin amine

The embodiment of the invention discloses a preparation method of a Lignin Amine: lignin dissolved in alkali solution to get the first solution; solid alkali catalyst and organic amine is added to the first heating solution and second formaldehyde solution; drop into the second solution reaction to obtain the lignin amine. The preparation method of the embodiment of the invention of Lignin Amine, solid base catalyst used, making Lignin Amine in grafting rate is higher, which can improve the lignin surfactin amine under acidic conditions and the solubility in acid solution.

【技术实现步骤摘要】
木质素胺的制备方法
本专利技术涉及木质素胺
，特别是涉及一种木质素胺的制备方法。
技术介绍
木质素是继纤维素之后第二大量的陆生生物聚合物，占据了生物圈中大约30％的有机碳。在植物中，木质素是构成细胞壁的重要成分，对于植物的茎的强度和刚度起着至关重要的作用。木质素是由苯丙醇的三种前驱体：香豆醇、松柏醇和芥子醇三种单体木质醇相互成键生成的天然无规高分子聚合物。在木质素中这些单体所形成的结构单元又被称作愈创木基单元(guaiacylunit，G)、紫丁香基结构单元(syringylunit，S)和对羟基苯基结构单元(p-hydroxyphenylunit，H)。其结构与纤维素及半纤维素大分子相比，缺少了重复单元之间的有序性和规律性，这就造成了木质素开发利用的困难。虽然不同来源的木质素的结构组成不同，但其结构中均存在多种共同活性官能团，如苯环结构、甲氧基、羟基、羧基、甲基等。因此可以利用磺化、胺化、氧化、还原、水解、醇解、缩聚等多种化学反应对木质素进行改性研究。胺基是一种易于发生反应的官能团，木质素中引入胺基将会提高木质素的反应活性和表面活性，大大拓展木质素的应用领域。木质素的胺化研究多采用曼尼希反应，利用木质素分子中的酚羟基邻位和对位以及侧链上的羰基的α位上氢原子的活泼性，与醛和胺发生反应，生成两性的木质素基表面活性剂，其反应式如下：其中，Lignin为木质素中的剩余结构单元。木质素为结构复杂的网状分子，与胺和甲醛发生曼尼希反应后生成的木质素胺。该木质素胺由于反应产率不高，因此其在酸性条件下表面活性不高、水中溶解度有限从而限制了其应用。曼尼希反应在酸性和碱性条件下都能发生，但由于木质素在酸性条件下不能溶解，所以木质素的曼尼希反应通常在碱性条件下进行。反应的温度一般是在80℃左右，而实现木质素胺的低温(40～55℃)合成还未见相关报道。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种木质素胺的制备方法，以解决现有技术中的木质素胺的制备方法的接枝率低的问题。本专利技术实施例的技术方案如下：一种木质素胺的制备方法，包括：将木质素溶解于碱溶液中得到第一溶液；将固体碱性催化剂和有机胺加入到所述第一溶液中并加热得到第二溶液；将甲醛滴入所述第二溶液中保温反应得到所述木质素胺。进一步：所述木质素和所述碱水的质量比为1:45～10:45。进一步：所述木质素为降解提纯后的碱木质素；所述碱溶液的溶质为NaOH和/或KOH，溶剂为去离子水，所述碱溶液的质量浓度为0.1％～15％。进一步，所述固体碱性催化剂的催化活性组分为碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物；所述载体包括如下的至少一种：活性炭、二氧化硅、硅铝分子筛；其中，所述催化活性组分占所述固体碱性催化剂的质量百分比为1％～50％。进一步：所述碱金属氧化物包括如下的至少一种：Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O；所述碱土金属氧化物包括如下的至少一种：MgO、CaO、SrO、BaO。进一步：所述有机胺包括如下的至少一种：乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺。进一步：所述固体碱性催化剂的质量为所述木质素质量的1％～70％；所述有机胺的质量为所述木质素质量的5％～500％。进一步：所述甲醛的质量为所述木质素质量的2.5％～300％。进一步：所述加热得到第二溶液的加热温度为30～60℃。进一步：所述反应得到所述木质素胺的反应温度为30～60℃，反应时间为3～8h。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术实施例的木质素胺的制备方法，采用了固体碱性催化剂，使得木质素胺的接枝率较高，从而可提高木质素胺在酸性条件下表面活性以及在酸性溶液中的溶解度。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的木质素胺与木质素的红外光谱对比图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例作进一步详细的说明。本专利技术公开了一种木质素胺的制备方法。该制备方法具体包括如下的步骤：步骤S10：将木质素溶解于碱溶液中得到第一溶液。步骤S20：将固体碱性催化剂和有机胺加入到第一溶液中并加热，得到第二溶液。步骤S30：将甲醛滴入第二溶液中保温反应得到木质素胺。该木质素胺的结构式如下：n＝1，2，3和4。该木质素胺为酸性可溶的木质素胺。其中，步骤S10中，木质素为降解提纯后的碱木质素，碱溶液的溶质为NaOH和/或KOH，溶剂为去离子水。碱溶液的质量浓度为0.1％～15％。如果碱液浓度太低，反应物木质素可能没有完全溶解不能参与反应；如果碱液浓度太高，对反应设备可能会造成腐蚀，影响设备耐久性，同时会增加制备成本。木质素和碱水的质量比为1:45～10:45。如果木质素与碱水的质量比太低，会造成反应物浓度太低不利于反应进行；如果木质素与碱水的质量比太高，木质素可能没有完全溶解不能参与反应。木质素需完全溶解于碱溶液中。该溶解的过程中可伴随有搅拌，搅拌的速率为30r/min～400r/min。通过搅拌可加快溶解速率。步骤S20中，固体碱性催化剂的催化活性组分为碱金属、氧化物和/或碱土金属氧化物，即AO/C负载型催化剂，其中A表示碱金属和/或碱土金属元素；O表示氧元素；C表示载体。其中，碱金属氧化物包括如下的至少一种：Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O。碱土金属氧化物包括如下的至少一种：MgO、CaO、SrO、BaO。催化活性组分占固体碱性催化剂的质量百分比为1％～50％，优选为5％～30％。如果催化剂的活性组分占比太低会造成催化剂的催化能力不足，不利于反应进行；如果催化剂的活性组分太高，会有大量的活性被包埋在载体内部起不到催化的作用。载体包括如下的至少一种：活性炭、二氧化硅、硅铝分子筛，以有效增加固体碱性催化剂的有效表面积和提供合适的孔结构，提高固体碱性催化剂的反应活性。优选的，该固体碱性催化剂先采用浸渍法，然后焙烧制备得到。具体的，将含有催化活性组分中的有效成分(Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr和Ba)的可溶性盐溶液负载在载体上，干燥后，在500℃焙烧180分钟得到催化剂。其中，可溶性盐溶液是Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种所形成的盐溶液。该盐溶液为碳酸盐、醋酸盐和硝酸盐溶液中的至少一种。通过该方法可将催化活性组分负载在载体上。该固体碱性催化剂，使得木质素胺的接枝率较高，从而可提高木质素胺在酸性条件下表面活性以及在酸性溶液中的溶解度有机胺包括如下的至少一种：乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺。固体碱性催化剂的质量为木质素质量的1％～70％。如果催化剂添加比例过低，会造成体系的催化能力不足，产物产率较低；如果催化剂添加比例过高，会有大量的催化剂没有参与反应而造成浪费。有机胺的质量为木质素质量的5％～500％。如果有机胺的添加比例过低，会造成木质素的胺化接枝率过低，导致产物在酸性条件下的溶解度下降；如果有机胺的添加比例过高，会导致有机胺过量造成浪费，同时增加产物的提纯难度。优选的，步骤S20中加热得到第二溶液的加热温度为30～60℃。更优选的，该加热得到第二溶液的过程中可伴随有搅拌，搅拌的速率为30r/min～400r/min。通过搅拌可使混合更加均匀，各物质充分接触。步骤S30中，甲醛的质量为木质素质量的2.5％～300％。如果甲醛的添加量过小，会造成反应物浓度不足从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质素胺的制备方法，其特征在于，包括：将木质素溶解于碱溶液中得到第一溶液；将固体碱性催化剂和有机胺加入到所述第一溶液中并加热得到第二溶液；将甲醛滴入所述第二溶液中保温反应得到所述木质素胺。

【技术特征摘要】
1.一种木质素胺的制备方法，其特征在于，包括：将木质素溶解于碱溶液中得到第一溶液；将固体碱性催化剂和有机胺加入到所述第一溶液中并加热得到第二溶液；将甲醛滴入所述第二溶液中保温反应得到所述木质素胺。2.根据权利要求1所述的木质素胺的制备方法，其特征在于：所述木质素和所述碱水的质量比为1:45～10:45。3.根据权利要求1所述的木质素胺的制备方法，其特征在于：所述木质素为降解提纯后的碱木质素；所述碱溶液的溶质为NaOH和/或KOH，溶剂为去离子水，所述碱溶液的质量浓度为0.1％～15％。4.根据权利要求1所述的木质素胺的制备方法，其特征在于，所述固体碱性催化剂的催化活性组分为碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物；所述载体包括如下的至少一种：活性炭、二氧化硅、硅铝分子筛；其中，所述催化活性组分占所述固体碱性催化剂的质量百分比为1％～50％。5.根据权利要求4所述的木质素胺的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨屹东，陈科宇，王石维，
申请(专利权)人：中公高科养护科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11