[发明专利]一种酚化木质素胺阳离子乳化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于制浆造纸废液回收利用技术领域，尤其涉及一种改性碱木质素胺阳离子乳化剂的制备方法。

背景技术

木质素是一种具有三维立体结构的天然酚类高分子聚合物，在自然界是仅次于纤维素的第二大天然有机化合物。目前，可供利用的工业木质素主要来源于制浆造纸工业，依据制浆工艺的不同主要可分为不溶性的碱木质素和可溶性的木质素磺酸盐。木质素受碱的作用，发生一定程度的碱性水解，使其溶解度增加，而被抽提出来，经沉淀分离，得到的木质素称为碱木质素。全世界的制浆造纸工业每年要从植物中分离约1.4亿吨纤维素，同时可产生约5000万吨工业木质素。迄今为止，由于木质素自身固有特性的限制，只有仅仅6%左右工业木质素（主要为木质素磺酸盐）得到有效利用，绝大部分碱木质素浓缩后作为燃料烧掉（同时回收碱）或直接排入江河。这不仅造成资源的极大浪费，而且造成了环境的严重污染。在资源短缺和环境污染成为困扰人类社会发展主要问题的今天，加快对储量丰富、再生速度快的木质素的高附加值利用无疑具有极为重要的意义。

木质素由苯基丙烷结构单元组成。工业木质素分子中还含有羟基、醚键、羰基、羧基等多种亲水基团，具有一定亲水性；而苯基丙烷单元则起到了亲油基的作用，因而木质素分子具有一定的两亲性质，可用作表面活性剂。但是，由于碱木质素胶团带负电，在中性和酸性溶液中不溶解，表面活性不高，因而不经化学改性不能作为阳离子沥青乳化剂使用。通常需在其分子结构中引入阳离子亲水基团，才能得到溶于水或酸性水溶液的木质素阳离子乳化剂。为改善表面活性，提高木质素乳化剂的性能，也可在分子结构中引入典型亲油基团，得到性能更好的木质素乳化剂。

现有技术将碱木质素改性为阳离子乳化剂的方法主要在木质素中直接引入阳离子亲水基，或既引入阳离子亲水基，又引入亲油基，以改善表面活性。相关文献如下：

1.      美国专利号： 3718639，发明名称：Process for Producing Cationic Lignin Amines，公开的技术方案以木质素与环氧氯丙烷、三甲胺盐酸盐制得了一种阳离子沥青乳化剂。三甲胺盐酸盐与环氧氯丙烷反应温度为55℃以下，起始pH为9～9.5，并在逐步提高pH到11左右的条件下反应1～6h即可得到3-氯-2-羟基三甲基氯化铵中间体，将此中间体2～10摩尔与1000g木质素在碱性条件、50℃以下反应1～24h即可得到溶于水的阳离子木质素季铵盐。

2.      美国专利号：4017419，发明名称：Cationic Bituminous Emulsion，利用木质素磺酸盐和多胺在高温反应制备阳离子乳化沥青稳定剂。通过此反应，不但可改变木质素的亲水亲油性质，还可以消除其阴离子特性，使之成为阳离子酸溶木质素胺。通常多胺用量为12～20%，在130～150℃反应2～8h，反应产物含氮3～8%。所用的多胺应为含氮20～47%，分子量60～300，至少有一个胺基为伯胺或仲胺基。如乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、1,2－或1,3－丙二胺、1,4－丁二胺、1,5－戊二胺、1,3，5－戊三胺、N，N-二-（3-胺丙基）甲胺、N，N-二-（2-胺乙基）乙二胺等；至少一个胺基为伯胺或仲胺基的带叔胺或季铵基的多胺；含氮杂环或羟基的多胺。

3.      【题名】木质素阳离子表面活性剂的合成及应用【作者】朱建华； 曾运生； 朱雁峰； 宋清【机构】华南理工大学应用化学系【刊名】精细化工 1992,9(4).1-4【文摘】利用造纸废液中的木质素,合成木质素阳离子表面活性剂;研究合成工艺和作为表面活性剂的有关性能;探讨在水处理絮凝、沥青乳化等方面的应用

4.【题名】利用造纸黑液木质素制备沥青乳化剂的研究【作者】梁荣森； 莫广亮； 林一伟【机构】茂名市环境工程设计室；茂名市公路乳化沥青厂【刊名】环境工程.1995,13(6).35-37【文摘】本文介绍了以木质素为原料制备沥青乳化剂的原理和方法，并比较了乳化成本、乳化性能。将该成果应用于生产具有明显的经济效益和环境效益。

   5.【题名】木素胺沥青乳化剂的新产品开发【作者】吴保国【机构】齐齐哈尔轻工学院【刊名】东北林业大学学报. 1995,23(1):72-77【文摘】木素胺类乳化剂的乳化能力目前尚不理想，乳液稳定性不如其它类型乳化剂。本文论述了本素胺类沥青乳化剂产品的现状，根据发展道路施工新技术的要求分析了新产品开发的必要性，并在分析本素结构特点的基础上提出了复配改性和化学反应改性的途径。