[发明专利]一种两性木质素基表面活性剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种两性木质素基表面活性剂，由木质素和月桂醇缩水甘油醚反应合成后经漂白处理获得。本发明还公开该两性木质素基表面活性剂的制备方法及应用。该两性木质素基表面活性剂能有效地降低水溶液的表面张力、表现出优异的乳化力以及除油率。将该表面活性剂应用于低泡水基金属清洗剂中，具有泡沫低、消泡速度快的效果，同时对金属器件的除油率起到增效除油的效果，在日化洗涤领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及表面活性剂，特别涉及一种两性木质素基表面活性剂，同时涉及该两性木质素基表面活性剂的制备方法与应用。

背景技术

生物质基表面活性剂作为一种可替代石油基表面活性剂的产品受到学术界以及工业界越来越多的关注。其中，木质素是自然界第二丰富的天然高分子化合物，是一种可持续的天然资源。目前，工业木质素大规模转变为高附加值产品不足1%，大部分作为废物排放，浪费资源，污染环境。同时，随着石油、煤炭等资源的日益枯竭和价格上涨，对可再生资源的需求增长。而木质素的原料价格低廉，无毒，具有可生物降解性等特点使得它的改性以及应用研究尤其备受关注。

根据不同的制浆工艺，工业木质素分为碱木质素和木质素磺酸盐。碱木质素缺少亲水的链段，水溶性较差；木质素磺酸盐带有强亲水基团磺酸根以及羧基等基团，表现出很好的水溶性，属于天然高分子阴离子表面活性剂。但与低分子表面活性剂相比较，由于不含烷基长链，亲油性很差。且木质素磺酸盐疏水骨架很复杂，呈现球状，不能像一般的低分子表面活性剂那样形成整齐的相界面排列状态，对表面张力的抑制作用不大。

总体而言，由于木质素分子质量分布宽、结构复杂、碱木质素水溶性差，木质素磺酸盐油溶性差，表面活性不大，带有颜色，不能制得白色剂型产品，在工业上的直接应用范围受到限制。但木质素结构上含有各种功能基团，如酚羟基、醇羟基、甲氧基、醛基、酮基、羧基等活性基团，可发生氧化、还原、磺甲基化、烷氧化、接枝共聚等反应。通过化学改性可赋予木质素结构不同功能团，改善其亲水性、表面活性等，为木质素的高附加值工业应用提供可能。

如Homma等（Conversion of Technical Lignins to Amphiphilic Derivativeswith High Surface Activity. Journal of Wood Chemistry and Technology 2010, 30(2), 164-174.）分别采用聚乙二醇缩水甘油醚，聚乙二醇二缩水甘油醚，十二烷氧基聚乙二醇缩水甘油醚（DAEO）与乙酸木质素（AL），碱木质素（KL）以及木质素磺酸盐反应得到的改性木质素表面活性剂，其表面活性大大提高，其中，DAEO的改性效果最为突出，改性后的产物应用于水煤浆中表现出优异的分散特性。

Qiu等（Synthesis, Structure, and Dispersion Property of a NovelLignin-Based Polyoxyethylene Ether from Kraft Lignin and Poly(ethyleneglycol). Acs Sustainable Chemistry & Engineering 2014, 2 (7), 1902-1909.）利用碱木质素与功能化的聚乙二醇（PEG）反应合成了一种水溶性的木质素基聚氧乙烯醚。功能化的聚乙二醇（PEGs）由PEG与环氧氯丙烷通过BF-Et2O催化得到，接着PEGs与碱木质素的酚羟基发生反应得到产物。KL的水溶性大大改善，显示出优异的分散特性。

Mao等（Preparation and surface properties investigation of lignin-phonls non-ionic surfactant. Advanced Materials Research 2013, 647, 762-768.）将碱木质素与环氧氯丙烷和月桂醇反应得到一种非离子木质素基表面活性剂（ML-AL），作者研究了非离子木质素表面活性剂的表面张力、水溶性、HLB值等。研究结果显示产物的HLB值为16.26，应用于废纸的脱墨过程中，ML-AL显示出一定的助洗净能力。