一种多重改性木质素磺酸盐染料分散剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种多重改性木质素染料分散剂及其制备方法，以工业碱木素为原料，在碱性条件下，以磺化试剂1、磺化试剂2为磺化试剂体系，在不同位点同时引入磺酸基团，可极大提高亲水基团磺酸基的含量。然后选择性添加封闭试剂，减少残余羟基含量，同时提高分子量。该多重改性木质素磺酸盐可应用于染料分散剂，无需研磨即可制得的具有良好的分散性和优异的高温稳定性的分散染料体系，且其具有极低的沾污性，对偶氮染料具有较低的还原率，同时能够显著提升上染率，能够极大降低印染行业的生产成本。本发明专利技术制备的多重改性木质素染料分散剂方法简单，性能优异，其原料廉价且来源广泛，具有潜在的应用与推广前景。潜在的应用与推广前景。

【技术实现步骤摘要】
一种多重改性木质素磺酸盐染料分散剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种多重改性木质素基染料分散剂及其制备方法，属于染料分散剂


技术介绍

[0002]一般而言，分散染料的水溶性较差，难以有效地扩散到聚酯纤维中。染料分散剂的添加能够提升其分散性和稳定性，显著提高染色效率。
[0003]目前最常用的分散剂有萘磺酸盐和磺化木质素。其中，萘磺酸盐主要来源于不可再生石化资源，价格高、毒性大，不利于可持续发展和环境保护。而木质素是地球上第二丰富的可再生生物质资源，目前主要作为工业废弃物，通过燃烧回收热值，其高值化利用率仅为2％。因此，利用工业木质素生产木质素基染料分散剂具有广阔的发展前景。
[0004]由于木质素类染料分散剂具有成本低、来源丰富、可再生等优点，在世界范围内都具有广泛的应用。其中，国外的染料分助剂中，木质素染料分散剂的用量高达95％。相比之下，我国的木质素分散剂的用量只有30％～40％，且其中的50％依赖于进口，这是因为国产的木质素基染料分散剂普遍存在性能较差的问题。制备染料分散剂的工业木质素主要来源于制浆造纸工艺。国内的制浆造纸企业多为碱法或硫酸盐法制浆，所以国产染料分散剂主要是以碱木素或者硫酸盐木质素为原料，经单一位点磺化改性后制备而成。但是受限于反应位点的数量，与国外的亚硫酸盐制浆法获得的木质素磺酸盐相比，国内经磺化改性的碱木质素或硫酸盐木质素分子量小，颜色深，水溶性较差。其分子结构与亚硫酸盐法制浆所得的木质素磺酸盐差别较大，其分散性、高温稳定性依然存在很大提升空间，且对纤维的沾污性以及对于偶氮染料的还原率较高，所以应用效果并不十分理想。因此，以碱木质素为原料，开发新型高性能的木质素基染料分散剂对于我国印染行业的发展有至关重要的作用。
[0005]在此背景下，本专利技术以工业碱木素为原料，在碱性条件下，以磺化剂和醛类化合物为磺化试剂体系，以环氧氯丙烷或二卤代烷烃为封闭试剂，开发了一种性能优异的多重改性木质素基染料分散剂。

技术实现思路

[0006]针对目前木质素基染料分散剂对纤维沾污严重、分散性能差、高温稳定性差、对偶氮染料还原性强等问题，本专利技术开发一种以碱木素为原料的，具有稳定性较高、分散性能好、对偶氮染料还原率低、对纤维沾污性低的多重改性木质素磺酸盐染料分散剂及其制备方法。
[0007]本专利技术以工业碱木素为原料，在碱性条件下，通过磺化试剂体系对木质素进行多位点磺化改性。其中，亚硫酸盐、亚硫酸氢盐与木质素反应，实现木质素Cα位的磺化改性；上述磺化剂和醛类化合物作为协同磺化试剂与木质素反应，实现木质素羟基临位的磺甲基化改性；3
‑
氯
‑2‑
羟丙基磺酸盐或2,3
‑
环氧丙级磺酸盐与木质素反应，实现木质素羟基上羟丙基磺化改性。多位点磺化之后的木质素磺酸基团含量能够大幅度提升，增加其亲水性和带
电量，从而提升对染料的扩散效果。采用3
‑
氯
‑2‑
羟丙基磺酸盐或2,3
‑
环氧丙级磺酸盐为磺化试剂在酚羟基上引入磺酸基团的同时即可减少酚羟基的含量，所以可不添加封闭试剂。而经Cα位和羟基临位磺化改性后的木质素中还会残余较多的酚羟基。酚羟基的存在会导致木质素基染料分散剂对偶氮染料的还原率较高，且其被氧化后形成颜色较深的醌类化合物，对纤维的沾污性较高，此时加入封闭试剂可减少残余酚羟基含量，同时增加改性木质素磺酸盐的分子量，从而增加其对于染料的吸附，提高其分散效果和高温稳定性。
[0008]本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：
[0009]一种多重改性木质素磺酸盐染料分散剂，其特征在于，所述改性木质素分子结构结构如下：
[0010][0011]一种上述多重改性木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012]将木质素溶解于pH为10～13的碱性水溶液中，先加入磺化试剂1进行反应后再加入磺化试剂2，或同时加入磺化试剂1和磺化试剂2，调节反应温度为90～150℃，反应时长为2～4h。然后根据磺化试剂体系的类型，选择性加入封闭试剂，可以加入封闭试剂再进行反应或不加入封闭试剂直接反应结束。反应结束后，经透析、蒸发、干燥后得到多重改性木质素。
[0013]所述磺化试剂2包括磺化剂和/或醛类化合物。
[0014]当先加入磺化试剂1时，进行反应的条件为：在90～150℃条件下反应0.5～5h，经磺化试剂1处理后再加入磺化试剂2；
[0015]当加入封闭试剂时，再进行反应的条件为：将温度调节至90～120℃，反应时长为2～5h。
[0016]所述木质素为工业碱木素，其溶解于碱性水溶液中形成溶液的质量分数为5～10％。
[0017]所述步骤中采用NaOH、KOH、HCl、H2SO4中的一种或两种以上调节碱性水溶液的pH值。
[0018]采用多位点磺化的方法，所述磺化试剂1包括亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸铵、亚硫酸氢胺、亚硫酸钾、亚硫酸氢钾中的一种或多种，与木质素的质量比为(0.1～0.5):1、磺化试剂2中磺化剂包括3
‑
氯
‑2‑
羟丙基磺酸钠、3
‑
氯
‑2‑
羟丙基磺酸钾、2,3
‑
环氧丙级磺酸钠、2,3
‑
环氧丙级磺酸钾中的一种或多种，其与木质素的质量比为(0.1～1.0):1，优选为(0.1～0.5):1。所述磺化试剂2中的醛类化合物包括甲醛、乙醛、戊二醛中的一种或多种，其与木质素的质量比为(0.1～0.3):1。
[0019]当加入磺化剂3
‑
氯
‑2‑
羟丙基磺酸钠、3
‑
氯
‑2‑
羟丙基磺酸钾、2,3
‑
环氧丙级磺酸钠、2,3
‑
环氧丙级磺酸钾中的一种或多种时，可不加入封闭试剂，否则加入封闭试剂。
[0020]所述封闭试剂包括环氧氯丙烷、二氯己烷、二溴己烷、二碘己烷、二氯戊烷、二溴戊
烷、二碘戊烷、二氯丁烷、二溴丁烷、二碘丁烷、二氯丙烷、二溴丙烷、二碘丙烷、二溴乙烷、二氯乙烷、二碘乙烷中的一种或多种，其与木质素的质量比为(0.3～0.5):1。
[0021]所述碱性水溶液为NaOH、KOH、NH4OH溶液中的一种或几种，木质素在碱性水溶液的水中的质量浓度为1％～20％。
[0022]所述透析时使用的透析袋的截留分子量为300～1500。
[0023]所述制备方法涉及的化学反应如下：
[0024][0025]本专利技术除木质素外涉及的所有药品均按纯含量计。
[0026]本专利技术与现有技术相比具有如下优点和效果：
[0027]1.本专利技术的多重改性木质素Cα、羟基临位以及羟基等多位点同时引入亲水性的磺酸基团，可以显著提升磺酸基团的含量，从而提高其静电斥力，因此可以提高其对于分散染料的分散性和高温稳定性。
[0028]2.本专利技术采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多重改性木质素磺酸盐染料分散剂，其特征在于，所述改性木质素分子结构结构如下：2.一种权利要求1所述的多重改性木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将木质素溶解于pH为10～13的碱性水溶液中，先加入磺化试剂1进行反应后再加入磺化试剂2，或同时加入磺化试剂1和磺化试剂2，调节反应温度为90～150℃，反应时长为2～4h；之后加入封闭试剂再进行反应或不加入封闭试剂；反应结束后，经透析、蒸发、干燥后得到多重改性木质素；其中，所述磺化试剂2包括磺化剂和/或醛类化合物；当先加入磺化试剂1进行反应时，反应的条件为：在90～150℃条件下反应0.5～5h；当加入封闭试剂时，再进行反应的条件为：将温度调节至90～120℃，反应时长为2～5h。3.根据权利要求2所述的多重改性木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，其特征在于，所述木质素为工业碱木素，木质素溶解于碱性水溶液中形成溶液的质量分数为5～10％。4.根据权利要求2所述的多重改性木质素基染料分散剂的制备方法，其特征在于，所述步骤中采用NaOH、KOH、NH4OH、HCl、H2SO4中的一种或两种以上调节碱性水溶液的pH值。5.根据权利要求2所述的多重改性木质素基染料分散剂的制备方法，其特征在于，所述磺化试剂1包括亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸铵、亚硫酸氢胺、亚硫酸钾、亚硫酸氢钾中的一种或多种，所述磺化试剂1与木质素的质量比为(0.1～0.5)：1。6.根据权利要求2所述的多重改性木质素基染料分散剂的制备方法，其特征在于，所述磺化试剂2中的磺化剂包括3
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氯
‑2‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈小红，孙润仓，燕莎莎，肖领平，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：