一种工业碱木质素分子的调控方法技术

本发明专利技术属于制浆造纸工业碱木质素利用领域，涉及一种工业碱木质素分子的调控方法，包括：以制浆造纸工业碱木质素为原料，采用有机溶剂和酸沉淀法纯化碱木质素。所述纯化碱木质素，在1，6

【技术实现步骤摘要】
一种工业碱木质素分子的调控方法


[0001]本专利技术属于制浆造纸工业碱木质素利用领域，具体涉及一种碱木质素分子量和主要官能团调控的方法。

技术介绍

[0002]木质素是存在于木本植物、草本植物和所有维管植物中的具有共同性质的一类物质的总称，是植物界中储量仅次于纤维素的第二大生物质资源。同时，木质素是唯一可再生的芳香族高分子化合物，可用于制备树脂材料、功能性高分子材料，并在石油开采、建筑混凝土减水、印染染料分散、农药缓释分散、肥料缓释等领域发挥重要作用。目前只有约2％的木质素用于生产高附加值产品，大多数仅用作廉价燃料。木质素主要来源于制浆造纸工业，作为制浆副产品，全世界每年的产生量约5000万吨，其中我国约1500万吨，95％的木质素未被分离或利用，而是以直接排放或燃烧的方式处理，造成严重的环境问题。当今，世界上多数制浆造纸厂使用碱法制浆，产生的木质素主要是碱木质素。因此，充分利用碱木质素资源生产高附加值的碱木质素基产品更具有经济、社会和生态意义。碱木质素的小分子量、高多分散性和低反应活性等严重限制了其应用。

技术实现思路

[0003]为克服上述问题，本专利技术以制浆造纸工业碱木质素为原料，采用1，6
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二溴己烷/二甲基甲酰胺/碳酸钾新型烷基化体系，高效提高碱木质素分子量，调节多分散性，调控酚羟基等官能团。通过控制1，6
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二溴己烷的加入量、反应时间和温度，碱木质素分子量可提高353％
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1643％，降低部分级分的多分散性，调控酚羟基含量降低2％<br/>‑
80％，并能实现碱木质素颜色的改变。
[0004]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]本专利技术的第一个方面，提供了一种工业碱木质素分子的调控方法，包括：
[0006]对工业碱木质素进行纯化，得到纯化的碱木质素；
[0007]将纯化碱木质素在1，6
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二溴己烷/二甲基甲酰胺/碳酸钾体系进行烷基化反应，得到经分子调控的碱木质素。
[0008]本申请研发的新技术，提高了碱木质素分子量，降低了部分级分的多分散性，调控了酚羟基含量，改变了碱木质素颜色的深浅，为碱木质素的后续改性和应用奠定了基础。
[0009]本专利技术的第二个方面，提供了任一上述的方法制备的经分子调控的碱木质素。
[0010]本专利技术的第三个方面，提供了上述经分子调控的碱木质素在制备树脂材料、功能性高分子材料，以及石油开采、建筑混凝土减水、印染染料分散、农药缓释分散、肥料缓释领域中的应用。
[0011]本专利技术的有益效果在于：
[0012](1)整个碱木质素分子调控过程，采用了有机溶剂和酸沉淀法纯化碱木质素、1，6
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二溴己烷/二甲基甲酰胺/碳酸钾新型烷基化体系，能按照不同碱木质素的不同应用要求，
调控其分子量，降低部分级分的多分散性，调控酚羟基含量，改变碱木质素颜色的深浅，对碱木质素的后续改性和应用有重要意义。
[0013](2)本申请的操作方法简单、成本较低、效率高、具有普适性，易于规模化生产。
附图说明
[0014]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0015]图1为本专利技术实施例1中调控前后碱木质素颜色的变化。
[0016]图2为本专利技术实施例2中调控前后碱木质素颜色的变化。
[0017]图3为本专利技术实施例3中调控前后碱木质素颜色的变化。
[0018]图4为本专利技术实施例4中调控前后碱木质素颜色的变化。
具体实施方式
[0019]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0020]一种工业碱木质素分子的调控方法，以制浆造纸工业碱木质素为原料，包括以下步骤：
[0021]将干燥的粗碱木质素加入酸性二氧六环水溶液中(二氧六环/水＝9∶1，v∶v，pH＝2)。混合物在87～90℃搅拌2～2.5小时，然后离心除去沉淀物。加入碳酸氢钠的上清液保持搅拌3～4小时以中和溶液中的酸。再次离心去除沉淀后，上清液在55℃下真空旋转蒸发以除去并回收二氧六环。将真空旋转蒸发后上清液加入到pH＝2的盐酸溶液中，然后离心得到沉淀物。沉淀物经冷冻干燥得到固体粉末状纯化碱木质素(PAL)。将PAL以1∶20～25的比例溶解在二甲基甲酰胺中。在上述混合液中加入相当于纯化碱木质素质量0.6～08倍的K2CO3作为酸结合剂，以吸收反应中产生的酸，并加入痕量的KI作为1，6
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二溴己烷的活化剂。在氮气保护下，加热上述混合物至规定温度(60～90℃)后，加入1，6
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二溴己烷，保持温度反应1～4小时，然后加入2mol/L盐酸水溶液结束反应。用盐酸水溶液(pH＝2)沉淀反应后的碱木质素。离心分离得到沉淀物，再用盐酸水溶液(pH＝2)洗涤，冷冻干燥成得到固体粉末状物质即为经分子调控的碱木质素(CAL)。
[0022]在一些实施例中，所述碱木质素为从碱法制浆黑液中分离提取得到的粗碱木质素，粉末状或块状。
[0023]本专利技术专利中所用化学试剂等级全部为化学纯。
[0024]本专利技术以制浆造纸工业碱木质素为原料，利用有机溶剂和酸沉淀法纯化碱木质素，采用新型烷基化体系1，6
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二溴己烷/二甲基甲酰胺/碳酸钾对碱木质素分子进行调控，详细步骤如下：
[0025](1)粗碱木质素的有机溶剂纯化：将干燥的粗碱木质素加入酸性二氧六环水溶液中(二氧六环/水＝9∶1，v∶v，pH＝2)。混合物在87～90℃搅拌2～2.5小时，然后离心除去沉淀物。加入碳酸氢钠的上清液保持搅拌3～4小时以中和溶液中的酸。再次离心去除沉淀后，上清液在55℃下真空旋转蒸发以除去并回收二氧六环。
[0026](2)碱木质素的酸沉淀分离纯化：将真空旋转蒸发后上清液加入到pH＝2的盐酸溶液中，然后离心得到沉淀物。沉淀物经冷冻干燥得到固体粉末状纯化的碱木质素(PAL)。
[0027](3)PAL的烷基化：将PAL以1∶20～25的比例溶解在二甲基甲酰胺中。在上述混合液中加入相当于纯化碱木质素质量0.6～08倍的K2CO3作为酸结合剂，以吸收反应中产生的酸，并加入痕量的KI作为1，6
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二溴己烷的活化剂。在氮气保护下，加热上述混合物至规定温度(60～90℃)后，加入1，6
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二溴己烷，保持温度反应1～4小时，然后加入2mol/L盐酸水溶液结束反应。
[0028](4)CAL的酸析：用盐酸水溶液(pH＝2)沉淀出反应后的碱木质素。离心分离得到沉淀物，再用盐酸水溶液(pH＝2)洗涤，冷冻干燥成得到固体粉末状物质即为经分子调控的碱木质素(CAL)。
[0029]具体包括如下步骤：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业碱木质素分子的调控方法，其特征在于，包括：对工业碱木质素进行纯化，得到纯化的碱木质素；将纯化碱木质素在1，6
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二溴己烷/二甲基甲酰胺/碳酸钾体系进行烷基化反应，得到经分子调控的碱木质素。2.如权利要求1所述的工业碱木质素分子的调控方法，其特征在于，所述纯化包括：有机溶剂纯化和酸沉淀纯化。3.如权利要求2所述的工业碱木质素分子的调控方法，其特征在于，有机溶剂纯化的具体步骤为：所述有机溶剂纯化处理的具体步骤为：将干燥的碱木质素加入酸性二氧六环水溶液中，混合物在87～90℃搅拌2～2.5小时，然后离心除去沉淀物；加入碳酸氢钠的上清液保持搅拌3～4小时以中和溶液中的酸；再次离心去除沉淀后，上清液真空旋转蒸发以除去并回收二氧六环。4.如权利要求2所述的工业碱木质素分子的调控方法，其特征在于，所述酸沉淀的具体步骤为：将有机溶剂纯化后得到的上清液加入到pH＝2的盐酸溶液中，然后离心得到沉淀物；沉淀物经冷冻干燥得到固体粉末状纯化的碱木质素。5.如权利要求1所述的工业碱木质素分子的调控方法，其特征在于，纯化碱木质素与二甲基甲酰胺的体积比为1∶20～25。6.如权利要求1所述的工业碱木质素分子的调...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉兴香，田中建，姜潇，马浩，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：