一种基于低成本质子型离子液体的木质素脱甲基化的方法技术

本发明专利技术涉及以废弃木质素为原料的资源高值化利用领域，提供一种基于低成本质子型离子液体的木质素脱甲基化的方法，用以改性木质素的结构。该方法具体包括如下几个步骤：将木质素与质子型离子液体按照一定比例混合，在70～160℃加热1～6h之后，加水搅拌沉淀，高速离心分离，不溶性固体经稀酸洗涤后水洗至中性，真空干燥得棕褐色粉末，即脱甲氧基化的产品。本发明专利技术提供了一种简单、绿色且高效的木质素脱甲氧基的方法，脱甲基化后的木质素中酚羟基含量提高1.2～2.7倍，使得木质素分子结构中的活化位点增多。同时，所用低成本质子型离子液体具有可降解、绿色环保、成本低等特点。成本低等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于低成本质子型离子液体的木质素脱甲基化的方法


[0001]本专利技术涉及以木质素为原料的材料领域，具体涉及基于离子液体的木质素脱甲基化的方法。

技术介绍

[0002]木质素作为环境友好型的天然可再生资源，也是第二大有机类天然多芳香环型高分子化合物，目前利用率却不高。其中，酶解木质素作为木质素资源的一种，绝大多数被燃烧，不仅其成分没有得到有效利用，而且污染环境。酶解木质素中含有大量的甲氧基，通过对其进行脱甲基化，可提高木质素分子上酚羟基含量，使得木质素分子结构中的活化位点增多，活性更高。脱甲基后的木质素，作为可再生的芳香族聚合物，不仅可以替代石油基的原料用于制备环氧树脂、聚氨酯等热固性高聚物，还可以与塑料、橡胶等高分子材料共混或反应改性制得低成本、高性能的产品，具有十分巨大的潜在经济效益。
[0003]质子型离子液体是指由布朗斯特酸和布朗斯特碱通过化学计量比反应得到的离子液体。由于反应过程中，氢质子由布朗斯特酸转移到布朗斯特碱上，形成了质子供体和质子受体，导致质子型离子液体内部形成了动态的氢键网络结构。作为一种很有前景的绿色溶剂，质子型离子液体具有合成简单、来源广泛、价格低廉、可设计等特点。
[0004]目前，传统的木质素脱甲氧基化的方法主要有硫化法，路易斯酸法，氧化还原法及微波处理等方法。这些方法对木质素的处理多使用对环境污染较重的酸碱溶液、易挥发有机试剂，存在诸如反应流程长，不易操作，设备投入高，反应成本较高等问题，亟待解决。

技术实现思路

[0005]针对以上技术问题，本专利技术公开了一种基于低成本质子型离子液体的木质素脱甲基化的方法，具体通过如下步骤进行实现：
[0006]一种基于低成本质子型离子液体的木质素脱甲基化的方法，具体包括如下步骤；将木质素与质子型离子液体按一定比例进行混合，加热反应一段时间反应后，在产物中加水搅拌0.5
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6h后，高速离心分离，不溶性固体经稀酸洗涤后水洗至中性，真空干燥后，得到棕褐色粉末，即是脱甲氧基后的改性木质素；上层清液旋转蒸发，可得质子性离子液体，进行循环使用。
[0007]优选地，其特征在于所用木质素为以下所述之一：酶解木质素、碱木质素、木质素磺酸钠。
[0008]优选地，其特征在于所用的常温下合成的质子型离子液体为以下所述之一：乙醇胺醋酸、乙醇胺乳酸、乙醇胺盐酸、乙醇胺碘、二乙醇胺醋酸、二乙醇胺乳酸、二乙醇胺盐酸、二乙醇胺碘、三乙醇胺醋酸、三乙醇胺乳酸、三乙醇胺盐酸、三乙醇胺碘、四甲基胍醋酸、四甲基胍乳酸、四甲基胍盐酸、四甲基胍碘。
[0009]优选地，其特征在于选用质子型离子液体与木质素的质量比为1∶0.5～1∶4。
[0010]优选地，其特征在于反应温度为70～160℃，反应时间为1～6h。
[0011]优选地，脱甲基化后木质素中甲氧基含量可降低30～75％。
[0012]优选地，脱甲基化后的木质素酚羟基含量升高1.2～2.7倍。
具体实施方式
[0013]下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0014]实施例1：
[0015]称取干燥后的酶解木质素粉末1g，与0.5g的乙醇胺醋酸离子液体，混合均匀后，90℃下搅拌3小时；冷却至室温后加稀酸搅拌4小时，离心分离，得沉淀和上清液；多次水洗不溶物至滤液为中性，烘干得棕褐色粉末，即是改性木质素。旋转蒸发并真空干燥上清液回收质子型离子液体。
[0016]实施例2：
[0017]同实施例1，不同之处在于称取1g的乙醇胺醋酸离子液体。
[0018]实施例3：
[0019]同实施例1，不同之处在于称取2g的乙醇胺醋酸离子液体。
[0020]实施例4：
[0021]同实施例1，不同之处在于称取4g的乙醇胺醋酸离子液体。
[0022]实施例5：
[0023]同实施例1，不同之处在于称取1g的乙醇胺醋酸离子液体，混合均匀后，90℃下搅拌1小时。
[0024]实施例6：
[0025]同实施例1，不同之处在于称取1g的乙醇胺醋酸离子液体，混合均匀后，90℃下搅拌2小时。此反应条件下测得脱甲基化的木质素的酚羟基含量增加约2.7倍，甲氧基含量降低约75％。
[0026]实施例7：
[0027]同实施例1，不同之处在于称取1g的乙醇胺醋酸离子液体，混合均匀后，90℃下搅拌3小时。
[0028]实施例8：
[0029]同实施例1，不同之处在于称取1g的乙醇胺醋酸离子液体，混合均匀后，90℃下搅拌6小时。
[0030]实施例9：
[0031]同实施例1，不同之处在于称取1g的乙醇胺醋酸离子液体，混合均匀后，70℃下搅拌1小时。
[0032]实施例10：
[0033]同实施例1，不同之处在于称取1g的乙醇胺醋酸离子液体，混合均匀后，100℃下搅拌1小时。
[0034]实施例11：
[0035]同实施例1，不同之处在于称取1g的乙醇胺醋酸离子液体，混合均匀后，110℃下搅拌1小时。
[0036]实施例12：
[0037]同实施例1，不同之处在于称取1g的乙醇胺醋酸离子液体，混合均匀后，120℃下搅拌1小时。
[0038]实施例13：
[0039]同实施例1，不同之处在于称取1g的乙醇胺醋酸离子液体，混合均匀后，130℃下搅拌1小时。
[0040]实施例14：
[0041]同实施例1，不同之处在于称取1g的乙醇胺醋酸离子液体，混合均匀后，160℃下搅拌1小时。
[0042]实施例15：
[0043]同实施例1，不同之处在于称取4g的乙醇胺乳酸离子液体。
[0044]实施例16：
[0045]同实施例1，不同之处在于称取4g的乙醇胺盐酸离子液体。此反应条件下测得脱甲基化木质素的酚羟基含量增加约2.2倍，甲氧基含量降低约71％。
[0046]实施例17：
[0047]同实施例1，不同之处在于称取4g的乙醇胺盐酸离子液体，混合均匀后，70℃下搅拌3小时。
[0048]实施例18：
[0049]同实施例1，不同之处在于称取4g的乙醇胺盐酸离子液体，混合均匀后，110℃下搅拌3小时。
[0050]实施例19：
[0051]同实施例1，不同之处在于称取4g的乙醇胺盐酸离子液体，混合均匀后，130℃下搅拌3小时。
[0052]实施例20：
[0053]同实施例1，不同之处在于称取4g的乙醇胺碘离子液体。此反应条件下测得脱甲基化木质素的酚羟基含量增加约1.9倍，甲氧基含量降低约68％。
[0054]实施例21：
[0055]同实施例1，不同之处在于称取4g的二乙醇胺醋酸离子液体。
[0056]实施例22：
[0057]同实施例1，不同之处在于称取4g的二乙醇胺乳酸离子液体。
[0058]实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于低成本质子型离子液体的木质素脱甲基化的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：将木质素与质子型离子液体按一定比例进行混合，加热反应一段时间反应后，在产物中加水搅拌3小时后，高速离心分离，不溶性固体经稀酸洗涤后水洗至中性，真空干燥后，得到棕褐色粉末，即是脱甲氧基后的改性木质素；上层清液旋转蒸发，可得质子性离子液体，进行循环使用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所用木质素选自酶解木质素、碱木质素、木质素磺酸钠中的一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所用质子型离子液体为以下所述之一：乙醇胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙剑，赵婉婷，刘晓敏，叶俊青，崔远东，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：