[发明专利]嵌段聚醚化合物改性木质素及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于木质素改性领域，尤其涉及一种木质素改性聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

木质素广泛存在于种子植物中，在自然界中存在的数量非常庞大，我国仅约6％的木质素得到利用。木质素作为木材水解工业和造纸工业的副产物，由于得不到充分利用，变成了造纸工业中的主要污染源之一，不仅造成严重的环境污染，也造成资源的重大浪费。木质素主要由碳、氢、氧三种元素组成，一般公认木质素是由苯丙基(C9)单元通过C-O键或C-C键连接而成的交联网状的天然酚类高分子化合物。由于含有大量酚羟基和醇羟基，通式常记为R-OH。制浆工业通过碱或酸催化等方法，使木质素分子中的醚键发生断裂而与纤维素和半纤维素分离，并以盐的形式溶解在水中，形成所谓的黑液或红液，工业木质素实际上是由黑液中提取的天然木质素的碎片，其相对分子质量在几百到几百万之间。分子量范围在20000～50000约占50％。1000-20000之间约占45％。目前，木质素在工业中的应用：①橡胶增强剂天然橡胶中加人木质素，其分子中的酚基和羧基，与用作防老剂的胺类和醛类反应，交织成较坚韧的网络，使柔软而富于弹性的天然橡胶处于网络结构中，从而提高天然橡胶的物理机械性能。②木质素在塑料方面的应用：利用木质素分子的官能团引发己内酰胺单体本体聚合，制得了以木质素分子为核心，以己内酯链段为手臂的L-CL星形共聚物。③用作水泥减水剂：木质素磺酸盐具有较强的阴离子表面活性基团.在中性和酸性水中均可溶解，具有很好的稳定性，因此可以用作混凝土减水剂、水泥助磨剂、沥青乳化剂、钻井泥浆调节剂、堵水剂和稠油降粘剂、三次采油用表面活性剂、表面活性剂和染料分散剂等。④在粘合剂中的应用：木质素是一种天然高分子化合物，本身就有粘结性，再经过酚、醛或其它方法改性，其粘结性会更佳。

目前国际国内对于木质素的相关研究也很多。在公开号为CN101012332A公开日为2007.8.8，发明人为李长玉的《木质素、废旧硬质泡沫粉无氟聚氨酯保温材料及制备方法》发明专利中，就公开了使用0.1～3份木质素、0.1～2份废旧硬质泡沫制备无氟聚氨酯保温材料的方法。该发明虽然把木质素用于硬质泡沫聚氨酯保温材料，其木质素只是作为添加剂加入的，材料的强度随着木质素添加剂的加入强度明显下降。福州大学的公开号为CN1958636A公开日为2007.5.9的《酶解木质素聚氨酯的原料配方及其制备方法》发明专利中，公开了一种酶解木质素聚氨酯的制备方法及其原料配方，原料为酶解木质素或它的衍生物。该发明也是把木质素只是作为添加剂加入的，没有解决材料的强度随着木质素添加剂的加入强度明显下降的问题。中国科学院广州化学所的专利号为ZL96119137.6申请日为1996.8.30的《木质素接枝共聚物的制备方法》发明专利中，公开了使用电化学方法接枝共聚得到带有烯烃或取代烯烃的聚合物单体。该发明得到的木质素聚合物单体是带有烯烃或取代烯烃，作为应用于高分子材料还有很大的困难。

发明内容

本发明提供了一种具有良好的互溶性、反应性，既可作为表面活性剂，也可用于聚氨酯硬质泡沫材料的嵌段聚醚化合物改性木质素，分子式为：R₁-(R₂)_n

式中：n＝1～6，R₁＝木质素本体，

f＝1～10。

所述的嵌段聚醚化合物改性木质素的制备方法为：

A.耐压反应器在加入原料之前先抽真空至真空度1～5KPa，补入氮气至常压，反复2～3次，排除耐压反应器中的氧气；

B.取纯化木质素100质量份，碱催化剂0.1～5质量份，芳烃溶剂20～100质量份，至耐压反应器中；加料后通入氮气保护，密闭耐压反应器并搅拌，加热升温至80～150℃，反应压力为0.3～1.0MPa时，将10～100质量份的环氧乙烷、10～100质量份的环氧丙烷分成2～10组；

C.每次通入1组环氧乙烷后反应30～60min后，再通入1组环氧丙烷反应30～60min；

D.重复步骤C，直至所有的环氧乙烷与环氧丙烷反应完后，停止反应并停止加热，冷却至室温后停止搅拌，通入氮气使耐压反应器至常压，然后减压蒸馏，除去低沸点馏份，得到产物嵌段聚醚化合物改性木质素。

所述的嵌段聚醚化合物改性木质素的制备方法，其中原料纯化木质素是由碱木质素、木质素磺酸盐得到。

所述的嵌段聚醚化合物改性木质素的制备方法，其中的碱催化剂优选为为KOH、NaOH、甲醇钾、丙三醇钾。