[发明专利]氧化木质素作为分散剂的使用

说明书

本发明涉及一种用于在碱性条件下氧化木质素的方法。该氧化木质素可以被用作各种制成品中的分散剂，例如在含水泥的产品例如混凝土中作为可再生塑化剂，其中氧化木质素耐碱性条件的能力是一种优势。进一步地，本发明涉及一种包含骨料、水泥、水和由氧化木质素形成的塑化剂的混凝土混合料，和一种制造这种混凝土混合料的方法。所述氧化木质素可使用这样一种方法制造，其中使木质素起始原料与氧化剂在溶液中在碱性条件下反应。

发明背景

技术领域

本发明涉及一种在碱性条件下氧化木质素的方法。该氧化木质素可以在各种制成品中被用作一种分散剂，例如在含水泥的产品例如混凝土中作为一种可再生塑化剂，其中氧化木质素耐碱性条件的能力是一种优势。

背景技术

混凝土是世界上最常用的工业制造材料之一，提高其强度和耐久性的方法一直处于被研究中。骨料和水泥是混凝土的主要组分，但水也是必需的，并且通常各种添加剂被用到，例如用来提高最终产品的新拌阶段或硬化性能。

水在混凝土生产中具有双重角色；它为混凝土混合料提供一定的流变性能，它参与必要的水化反应，并且需要它来使水泥变成浆状。然而，混凝土在仅含有少量水的时候特别坚固。因此，较低的水和混凝土的比例产生更坚固的、更耐久的混凝土，而较高的比例产生一种具有更高坍落度的自由流动的水泥混合物。

为了同时获得坚固的混凝土产品和有利的水泥流动性能，当使用低的水含量时，塑化剂(或分散剂)常常被加入到混凝土混合料中来提高和易性，即减小混凝土混合料的屈服应力(或抗剪强度)。

石油基聚电解质，被称为高效减水剂，通常被认为是最有效的塑化剂。然而，不断地需要使用可再生替代品来代替石油基产品。

高效减水剂通过被吸附到水泥颗粒表面并在单个的水泥颗粒之间引起静电和空间斥力起作用来实现完全分散。高效减水剂的活性官能团，即磺酸基(-SO₃H)和羧基(-COOH)基团，是通过与水泥颗粒上的活性位点相互作用得到静电斥力的原因，而聚电解质的支化结构通过迫使水泥颗粒分开而得到空间斥力。

水溶性木质素磺酸盐，是亚硫酸盐制浆的副产品，也由于它们的高支化和磺酸基带电结构而被使用，但它们的效果是有限的。

目前，木质素的主要来源是碱性硫酸盐(即牛皮纸)法。另一方面，苏打法是用于非木材原料化学制浆的主要方法。从木质纤维素的第二代生物乙醇生产也提供了一种木质素的来源。

目前仅有一小部分在制浆过程中形成的木质素从制浆废液中分离出来并被用在特色产品中。相反，剩余的废液(和木质素)例如用作纸浆厂的生物燃料。因此，显然需要更进一步的木质素利用方法。

硫酸盐木质素或碱木质素(在其它潜在的木质素中)对于在混凝土混合物中的石油基或木质素磺酸盐基塑化剂将既是经济有效的又是环保的替代品。然而，以它们未改性的形式，它们缺乏对于它们作为塑化剂或分散剂的用途所需的足够的效率。

过去已经尝试过木质素的改性，例如通过使木质素磺化(如在CN102241818A，CN101885823A和US5811527A中)，或通过向木质素磺酸盐中添加胺或铵基团(如在US6238475B1和WO2001036344A2中)。这些改性方法通常还包括一个氧化步骤，但是这个步骤在有效的条件下不被施行，因为其仅仅是要为进一步的改性提供一个合适的基础。

这种已知的木质素的氧化已经被描述在例如US3910873A中，但是这个方法没有为混凝土产业的需要而被发展，并且仍然可以被改进。在US4611659A和US3726850A中描述了木质素的氧化的更多的方法。

发明内容

本发明的一个目的是为混凝土产业提供可再生塑化剂。

本发明的另一个目的是提供一种在碱性条件下氧化木质素的新方法。