[发明专利]一种胺化木质素及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种胺化木质素及其制备方法与应用。制备方法包括如下步骤：(1)将环氧氯丙烷水溶液和胺化试剂水溶液分别同时泵入微通道反应装置中的第一微混合器中，混合后通入微反应装置中的第一微反应器中；(2)在步骤(1)进行的同时，将降解后木质素的碱溶液和第一微反应器的流出液同时泵入微反应装置中的第二混合器中，混合后通入微反应装置中的第二微反应器中，收集第二微反应器的流出液，即得。本发明具有如下优势：(1)预处理后分子量降低，酚羟基含量增加，反应活性位点增加。(2)本发明的制备工艺不仅能够连续生产，还能够缩短胺化反应时间，能耗低，提高生产效率。

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种胺化木质素及其制备方法在沥青乳化剂中的应用。

背景技术

地球上的煤，石油，天然气等化石资源属于不可再生资源，是人类生活及国家工业发展中的主要能量来源。随着资源危机和人类对环境意识的日益增强，替代资源的开发迫在眉睫，木质素是一种结构复杂的天然高分子，在自然界中的丰度仅次于纤维素，属于一类有效的可再生资源。

沥青一般以热沥青、稀释沥青、乳化沥青的形式进行使用，其中乳化沥青是指将黏稠沥青加热至流动状态，通过机械剪切的作用，以极细小的微粒状态分散在包含有乳化剂的水溶液中，并形成稳定的水包油型沥青乳液。乳化沥青可以在常温状态下进行使用，乳化沥青的发展经历了阴离子型、阳离子型的过程，当前沥青用的阳离子乳化剂包括烷基胺类，酰胺基胺类，季铵盐类，咪唑啉类，木质素类等。相比于阴离子乳化沥青破乳时间慢，阳离子乳化剂制备的乳化沥青黏附性强，稳定性好，可缩短路面成型时间，这种方式还兼具节省能源，减少环境污染，改善施工条件，提高沥青道路使用性能等优点。

木质素的胺化改性，主要以造纸黑液中提取的木质素为原料，通过Mannich反应或者环氧胺化反应使木质素胺化改性以合成阳离子木质素胺。由于木质素活性位点较少，且酚羟基的竞争性位阻作用使得Mannich反应接枝效率较差，传统环氧胺化反应先制备成环氧木质素再接枝胺化产物由于环氧木质素的溶解性差异，很难应用于连续化生产体系。因此，需要构建一个能够连续化生产胺化木质素的体系。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中木质素胺化反应在合成过程中存在的反应速度慢、交联程度高、胺基接枝率低、能耗高、生产效率低、难以实现连续化生产，后处理繁杂，时间周期长等问题，提供一种胺化木质素及其制备方法。

本发明所要解决的技术问题还包括提供上述方法制备得到的胺化木质素在乳化沥青中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种胺化木质素的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将环氧氯丙烷水溶液和胺化试剂水溶液分别同时泵入微通道反应装置中的第一微混合器中，混合后通入微反应装置中的第一微反应器中，制备成氯醇中间体；

(2)在步骤(1)进行的同时，将降解后木质素的碱溶液和第一微反应器的流出液同时泵入微反应装置中的第二混合器中，混合后通入微反应装置中的第二微反应器中，收集第二微反应器的流出液，得到胺化木质素溶液。

步骤(1)中，所述的环氧氯丙烷水溶液中环氧氯丙烷的浓度为0.2～6mol/L；所述的胺化试剂为脂肪族胺类化合物；优选二乙胺、二甲胺、三乙烯二胺、三乙胺；所述的胺化试剂水溶液中胺化试剂的浓度为0.2～6mol/L；所述的环氧氯丙烷水溶液泵入微通道反应装置中的第一微混合器的流量与胺化试剂水溶液泵入微通道反应装置中的第一微混合器的流量比为1:0.5～1:2，优选1:1；所述第一微反应器中，反应温度为25～70℃，反应停留时间为2～20min；其中，反应温度优选60～70℃，更优选70℃。

步骤(2)中，所述的降解后的木质素能有效增加酚羟基，醇羟基等含氧活性结构单元。