CN102093572A - 一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：(a)称取20～60g的木素磺酸钠加入到插有温度计的圆底烧瓶中，并加入体积为80～120mL的水，磁力搅拌均匀；(b)向圆底烧瓶中滴加0.9～1.5ml二乙烯三胺，然后缓慢滴加甲醛溶液后升温至70～90℃，保温6～7小时等步骤。本发明的制备方法较现有技术相比非常简单，且制备过程较快，在制备过程中不存在危险性的操作，因此可以确保操作者的安全。同时，本发明所制备的木素酰胺性能相当稳定，完全满足采用脂肪胺的方法来制备改性木质素磺酸盐的各种性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成优化方法，具体是指一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法。
背景技术
木质素又称木素，是以苯丙烷类结构单元组成的复杂高分子化合物，含有甲氧基、酚羟基、醇羟基、羰基等多种活性官能团。木质素在高等植物中广泛存在，是构成植物骨架的主要成分，估计每年全世界由植物生长可产生1500亿吨木质素。目前，工业木质素主要来源于造纸废液，其中我国每年约产生500万吨，工业木质素利用率不足10％，大部分作为废液排放。由于国家对环保日益严格的要求，纸浆企业越来越大规模化，为回收木质素作为工业产品提供了便利条件，也为木质素作为化工原料提供了广泛的廉价来源。木质素化学虽然将近有150年的历史，但其没有被广泛利用的主要原因是化学结构复杂，化学性能一般。近几十年来，木质素改性取得显著成果。木质素通过磺化、氧化、接枝共聚、缩合反应、胺甲基化反应、烷基化反应等反应改性，扩大了木质素的应用范围。
木质素磺酸盐含有磺酸基，极性较大，亲水性能较好，只有提高木质素的亲油性才能获得高活性的木质素改性产品。这就需要将脂肪族长碳链引入到木质素的分子结构中。目前常采用的改性方法主要有以下三种：第一种为与烷基酚缩合；第二种为通过酚羟基与烷基化试剂缩合；第三种为用脂肪胺改性。
但对第一种方法而言，改性的可调整范围和灵活性不大，仍然不能得到单独使用即可达到超低油-水界面张力的改性木质素磺酸盐。对第二种方法而言，在烷基化反应中引入的烷基链若含6～18个碳原子，则生成水溶性表面活性剂；若含18～24个碳原子，则生成油溶性表面活性剂。用该法制成的改性硫酸盐木质素3％溶液，界面张力可降至0.1mN/m。将磺化的有机溶剂木质素与卤代十二烷反应，以吡啶为催化剂，加入量与溴代烷的摩尔比1∶1，在60℃反应6h，产物经透析后冷冻干燥。产品作为染料分散剂与Reax-85A性质相同。其表面张力在溶液浓度为1g/L时可低于40mN/m，临界胶团浓度cmc值为0.084g/L为典型的表面活性剂性质，同时具有非常好的分散性能。虽然用前两种方法对木质素进行改性后，所得木质素产品的活性有了显著提高，但是降低油-水界面张力的能力仍然有限。对于第三种方法而言，根据木质素的结构特点，其酚羟基邻位上的氢很活泼，完全能够与脂肪族胺和醛发生曼尼希反应，但目前国内外却少有相关报道。于是，想要通过脂肪胺改性的方法来制备改性木质素磺酸盐，其中木素酰胺的制备就尤为关键，但采用目前的方法来制备木素酰胺，其性能远远达不到要求。
发明内容
本发明的目的在于克服目前所制备的油酰氯的性能达不到制备改性木质素磺酸盐要求的缺陷，提供一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法，主要包括以下步骤：
(a)称取20～60g的木素磺酸钠加入到插有温度计的圆底烧瓶中，并加入体积为80～120mL的水，磁力搅拌均匀。
(b)向圆底烧瓶中滴加0.9～1.5ml二乙烯三胺，然后缓慢滴加甲醛溶液后升温至70～90℃，保温6～7小时。
(c)向圆底烧瓶中滴加浓度为8～12％的NaOH溶液，并将整个溶液的pH值调至为7～8。
(d)在2～3小时内滴加长碳链脂肪酰氯，并同时滴加碳酸氢钠的稀溶液作为缚酸剂。
(e)待加料结束后，继续搅拌0.5～1.5小时，同时滴加浓度为3～7％的NaOH溶液保持反应物的pH值在7～8之间，并生成酰氯。
(f)待酰氯的刺激性气味完全消失以后，停止搅拌，将反应物放在红外灯下干燥、研细即可。
进一步地，步骤(a)中所称取的木素磺酸钠的质量为30～60g，其最佳质量为50g。
步骤(b)中所滴加的二乙烯三胺的浓度为1～1.3％，其最佳浓度值为1.1％。
步骤(c)中所滴加的NaOH溶液的浓度为9～11％，其最佳浓度值为10％。
在步骤(e)待加料结束后，继续搅拌1小时。
本发明的制备方法较现有技术相比非常简单，且制备过程较快，在制备过程中不存在危险性的操作，因此可以确保操作者的安全。同时，本发明所制备的木素酰胺性能相当稳定，完全满足采用脂肪胺的方法来制备改性木质素磺酸盐的各种性能要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的制备过程如下：在插有温度计的150ml圆底烧瓶中加入20g木素磺酸钠，加入体积为80mL的水，磁力搅拌均匀，滴加0.9ml二乙烯三胺，然后缓慢滴加预定量的甲醛溶液后升温至70℃，保温6小时，以合成木素胺。
待木素胺合成后，用浓度为8％的NaOH溶液调整该反应物的pH值至7。在2小时内滴加预定量的长碳链脂肪酰氯，同时滴加碳酸氢钠的稀溶液作为缚酸剂。加料结束后，继续搅拌0.5小时，同时滴加浓度为3％的NaOH溶液保持反应物的pH值在7～8之间。待酰氯的刺激性气味完全消失以后，停止搅拌。将反应物放在红外灯下干燥、研细，即可得到棕色粉末的木素酰胺。
实施例2
本实施例的制备过程如下：在插有温度计的150ml圆底烧瓶中加入30g木素磺酸钠，加入体积为100mL的水，磁力搅拌均匀，滴加1.0ml二乙烯三胺，然后缓慢滴加预定量的甲醛溶液后升温至75℃，保温7小时，以合成木素胺。
待木素胺合成后，用浓度为9.5％的NaOH溶液调整该反应物的pH值至7.5。在2.5小时内滴加预定量的长碳链脂肪酰氯，同时滴加碳酸氢钠的稀溶液作为缚酸剂。加料结束后，继续搅拌1小时，同时滴加浓度为5％的NaOH溶液保持反应物的pH值在7～8之间。待酰氯的刺激性气味完全消失以后，停止搅拌。将反应物放在红外灯下干燥、研细，即可得到棕色粉末的木素酰胺。
实施例3
本实施例的制备过程如下：在插有温度计的150ml圆底烧瓶中加入50g木素磺酸钠，加入体积为110mL的水，磁力搅拌均匀，滴加1.1ml二乙烯三胺，然后缓慢滴加预定量的甲醛溶液后升温至80℃，保温6.5小时，以合成木素胺。
待木素胺合成后，用浓度为10％的NaOH溶液调整该反应物的pH值至8。在3小时内滴加预定量的长碳链脂肪酰氯，同时滴加碳酸氢钠的稀溶液作为缚酸剂。加料结束后，继续搅拌1.5小时，同时滴加浓度为6％的NaOH溶液保持反应物的pH值在7～8之间。待酰氯的刺激性气味完全消失以后，停止搅拌。将反应物放在红外灯下干燥、研细，即可得到棕色粉末的木素酰胺。
实施例4
本实施例的制备过程如下：在插有温度计的150ml圆底烧瓶中加入55g木素磺酸钠，加入体积为120mL的水，磁力搅拌均匀，滴加1.3ml二乙烯三胺，然后缓慢滴加预定量的甲醛溶液后升温至90℃，保温6.5小时，以合成木素胺。
待木素胺合成后，用浓度为12％的NaOH溶液调整该反应物的pH值至8。在3小时内滴加预定量的长碳链脂肪酰氯，同时滴加碳酸氢钠的稀溶液作为缚酸剂。加料结束后，继续搅拌1.5小时，同时滴加浓度为6.5％的NaOH溶液保持反应物的pH值在7～8之间。待酰氯的刺激性气味完全消失以后，停止搅拌。将反应物放在红外灯下干燥、研细，即可得到棕色粉末的木素酰胺。
实施例5
本实施例的制备过程如下：在插有温度计的150ml圆底烧瓶中加入60g木素磺酸钠，加入体积为120mL的水，磁力搅拌均匀，滴加1.5ml二乙烯三胺，然后缓慢滴加预定量的甲醛溶液后升温至90℃，保温7小时，以合成木素胺。
待木素胺合成后，用浓度为12％的NaOH溶液调整该反应物的pH值至8。在3小时内滴加预定量的长碳链脂肪酰氯，同时滴加碳酸氢钠的稀溶液作为缚酸剂。加料结束后，继续搅拌3小时，同时滴加浓度为7％的NaOH溶液保持反应物的pH值在7～8之间。待酰氯的刺激性气味完全消失以后，停止搅拌。将反应物放在红外灯下干燥、研细，即可得到棕色粉末的木素酰胺。
实施例6
本实施例的制备过程如下：在插有温度计的150ml圆底烧瓶中加入60g木素磺酸钠，加入体积为120mL的水，磁力搅拌均匀，滴加1.1ml二乙烯三胺，然后缓慢滴加预定量的甲醛溶液后升温至80℃，保温6.5小时，以合成木素胺。
待木素胺合成后，用浓度为11％的NaOH溶液调整该反应物的pH值至8。在3小时内滴加预定量的长碳链脂肪酰氯，同时滴加碳酸氢钠的稀溶液作为缚酸剂。加料结束后，继续搅拌1小时，同时滴加浓度为6％的NaOH溶液保持反应物的pH值在7～8之间。待酰氯的刺激性气味完全消失以后，停止搅拌。将反应物放在红外灯下干燥、研细，即可得到棕色粉末的木素酰胺。
如上所述，便可以很好的实现本发明。
Claims (8)
1.一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
(a)称取20～60g的木素磺酸钠加入到插有温度计的圆底烧瓶中，并加入体积为80～120mL的水，磁力搅拌均匀；
(b)向圆底烧瓶中滴加0.9～1.5ml二乙烯三胺，然后缓慢滴加甲醛溶液后升温至70～90℃，保温6～7小时；
(c)向圆底烧瓶中滴加浓度为8～12％的NaOH溶液，并将整个溶液的pH值调至为7～8；
(d)在2～3小时内滴加长碳链脂肪酰氯，并同时滴加碳酸氢钠的稀溶液作为缚酸剂；
(e)待加料结束后，继续搅拌0.5～1.5小时，同时滴加浓度为3～7％的NaOH溶液保持反应物的pH值在7～8之间，并生成酰氯；
(f)待酰氯的刺激性气味完全消失以后，停止搅拌，将反应物放在红外灯下干燥、研细即可。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所称取的木素磺酸钠的质量为30～60g。
3.根据权利要求2所述的一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法，其特征在于：所述的木素磺酸钠的质量为50g。
4.根据权利要求1所述的一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法，其特征在于：步骤(b)中所滴加的二乙烯三胺的浓度为1～1.3％。
5.根据权利要求4所述的一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法，其特征在于：步骤(b)中所滴加的二乙烯三胺的浓度为1.1％。
6.根据权利要求1所述的一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法，其特征在于：步骤(c)中所滴加的NaOH溶液的浓度为9～11％。
7.根据权利要求6所述的一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法，其特征在于：所滴加的NaOH溶液的浓度为10％。
8.根据权利要求1所述的一种用于制备改性木质素磺酸盐的木素酰胺的制备方法，其特征在于：在步骤(e)待加料结束后，继续搅拌1小时。
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