[发明专利]一种溶解浆木质素磺酸钠分散剂及其还原制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于精细化工、环境友好材料及分散剂领域，特别涉及一种溶解浆木质素磺酸钠分散剂及其还原制备方法和应用。

背景技术

溶解浆又称特种浆，或精制浆，其主要用途是作生产纺织原料的粘胶纤维，其也是玻璃纸、医药行业灭菌过滤纸、醋酸纤维、硝化纤维、酸甲基纤维素、微晶纤维素、纤维素醚等产品的原料。溶解浆通常可用马尾松、桉木、柞木、杨木、桦木生产，竹子也可以作为生产溶解浆的原料。我国是纺织大国，产量位居世界第一，随着纺织行业的高速发展，同时也加剧了各类纤维原料的需求矛盾，特别是作为化纤原料的石油化工产品更是紧缺。石油化工产品的紧缺、价格的持续上涨，对纺织行业的影响是全局性和长远性的，事关产业安全和可持续发展。为了从根本上解决“石化资源”的短缺乃至枯竭的严峻局面，世界各发达国家正从战略上全力研发可再生的玉米、大豆、甘薯、秸轩以及速生林等农林资源为主体的生物质工程技术等新材料、新能源。在这种背景下，为作为纺织原料的粘胶纤维的发展带来了机遇，也为用速生材生产溶解浆的发展带来了机遇。

制取溶解浆有两种工艺方法：预水解硫酸盐法和亚硫酸盐法。一般来说，半纤维素含量低的原料可采用酸性亚硫酸盐法；若是树脂含量高的原料，则必须采用预水解硫酸盐法。这两种工艺方法在生产溶解浆时除了产生少量的还原糖、半纤维素等物质外，还产生了大量的木质素副产物。亚硫酸盐法溶解浆废液主要通过浓缩、改性直接制备出木质素磺酸盐；而预水解硫酸盐法溶解浆废液则通过浓缩、苛化来回收溶解浆生产过程中所使用的碱，该方法造成了木质素这种可再生资源的巨大浪费。基于此，如何有效的利用好预水解硫酸盐法溶解浆废液中的木质素，提高其附加值业已成为科研工作者研究的焦点。

木质素是自然界唯一可以提供芳基化合物的非石油可再生资源，它和纤维素、半纤维素是构成植物骨架的主要成分，其在陆地植物中的含量仅次于纤维素，是第二大天然有机物。估计全世界由植物生长每年可产生1500亿吨木质素，大量的使用木质素作为化工产品的原材料，可以减少对煤、石油、天然气等不可再生资源的利用，缓解不可再生资源的危机。据报道，木质素可以用来生产混凝土外加剂、水煤浆添加剂、分散剂、胶黏剂、水处理剂、吸附剂、酚醛树脂和降粘剂等等，是很多化工产品的可再生原材料。

木质素分子中缺乏强亲水性官能团，同时可发生反应的高活性位置不足，故其水溶性和化学反应性能不良，限制了回收木质素的应用范围和实用价值。通过物理化学改性方法，在木质素结构中引入高活性基团，优化木质素的结构性能，提高其产品的应用价值，已经成为木质素回收和利用研究的焦点。目前，国内外关于改性木质素产品的研发主要集中在木质素磺酸盐（如木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁、木质素磺酸铵等），如Dilling Peter研究了甲醛和亚硫酸钠在130～175℃下与木质素的磺化反应（US 4551151，1985），他还利用浓硫酸磺化木质素制得木质素磺酸盐（US 4740590，1988），他还利用SO₂磺化木质素制备出含盐量低的木质素磺酸钠（US 5049661，1991）；Erich Adler等在100～170℃下利用甲醛和亚硫酸钠对木质素进行高温磺化制备出木质素磺酸钠（US 2680113，1954）；Forss Bengt将亚硫酸钠法制浆的蒸煮黑液分级后，经过磺化反应制备成木质素磺酸盐用作混凝土外加剂（US 4450106，1984）；Ishitoku Hideaki等将制浆黑液酸化、沉淀分离出木质素后再来制备木质素磺酸钠（US 5811527，1998）；刘明华等利用制浆黑液在催化剂的条件下，低温磺化木质素制得木质素磺酸钠（CN 1704372A，2005），他还通过对造纸黑液进行催化氧化、磺甲基化制备木质素磺酸钠分散剂（ CN 102153764A，2011），他还利用磨木浆废液进行醚化、磺化、缩合反应合成木质素磺酸盐产品（CN 102146164A，2011）；韦汉道等先将木质素在10～40℃电氧化，再加入甲醛和亚硫酸盐在100～175℃进行磺甲基化制备木质素磺酸盐分散剂（CN 1306026A，2001）；邱学青等利用木质素、苯酚、氨基苯磺酸和甲醛合成木质素改性氨基磺酸盐高效减水剂（CN 101157531A，2008），他还利用木质素加入醛类化合物和磺化剂在微波辐射条件下制得高磺化度的木质素磺酸钠（CN 101475604A，2009）。