[发明专利]一种多重改性木质素磺酸盐染料分散剂及其制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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。

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。

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。

在此背景下，本发明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。

发明内容

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，本发明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。

本发明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，实现木质素羟基邻位的磺甲基化改性；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位和羟基邻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。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

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：