[发明专利]一种羟甲基化木质素的制备方法

说明书

本发明公开了一种羟甲基化木质素的制备方法，该方法包括以下步骤：将一定量的木质素、甲醛溶液和固体碱加入到水热反应釜中，搅拌均匀，密封反应釜，然后升温至特定温度，反应一段时间后，冷却至室温，对产物进行洗涤、抽滤、干燥得羟甲基化木质素。本发明通过水热法制备羟甲基化木质素，易操作，后处理简单，无需酸化析出步骤，有利于羟甲基化木质素进一步的高值化利用，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及有机化工技术领域，特别涉及一种羟甲基化木质素的制备方法。

背景技术

木质素(Lig)是一种具有三维网络结构的天然高分子材料，其分子结构主要由紫丁香基丙烷(S)、愈疮木基丙烷(G)、对羟基苯基丙烷(H)三种苯基丙烷结构单元组成，结构中有大量的苯环结构，且含有羟基、羰基、羧基等极性基团，为其进一步功能化提供了理论依据。但在实际功能化过程中，木质素因自身的空间位阻大，反应活性点较少，导致其反应活性较低，难以进行有效的功能化。为了提高木质素的反应活性，需要对木质素进行改性。改性方法主要包括羟甲基化法，酚化法和脱甲基化法等，其中羟甲基化法在木质素结构中引入羟甲基基团，是应用最为广泛的方法之一。

目前，公开报道的木质素羟甲基化法主要采用常规溶液法，其具体操作主要是先将木质素溶于碱性水溶液中，接着加入甲醛溶液，然后升温至一定反应温度，反应至特定时间，最后结束反应；加入盐酸调节pH值至木质素析出，再经过过滤，多次洗涤和过滤，最后干燥得羟甲基化木质素。该工艺后处理复杂，过程中产生大量废液，不利于羟甲基化木质素的绿色工业化生产，而且传统溶液法的产率普遍在80％左右。

发明内容

为了解决上述木质素的羟甲基化工艺后处理复杂，生产过程中产生大量废液，羟甲基化木质素的大规模工业化生产和产率提高受到限制的问题，本发明提供了一种水热法制备羟甲基化木质素的制备方法。

本发明是通过以下方法实现的：

本发明提供了一种羟甲基化木质素的制备方法，具体通过如下步骤制得：将一定量的木质素、甲醛溶液和固体碱加入到水热反应釜中，搅拌均匀，密封反应釜，然后升温至特定温度，反应一段时间后，冷却至室温，对产物进行洗涤、抽滤、干燥得羟甲基化木质素。

在上述反应过程中，水热反应釜的水仅来源于甲醛溶液中的水，除了甲醛溶液外，并未再外加水，体系处于一种固液混合状态，体系中水同时还可作为压力传递介质；通过参与渗析反应，实现对反应物的改性，并有利于产率的提高。

所述的木质素为碱木质素；

所述的洗涤溶剂为水；

所述的甲醛溶液浓度为37％，木质素与甲醛溶液的质量比为1:(0.25～0.75)；

所述的固体碱为氢氧化钠、氢氧化钾的一种，木质素与固体碱的质量比为1:(0.01～0.06)；

所述的反应温度为80℃～130℃，反应时间为60～180min。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所用的木质素为造纸工艺中烧碱法制浆工艺的副产物，通常是作为燃料或废弃物被直接排放到自然界中，羟甲基化后的木质素有利于碱木质素的高值化利用，变废为宝；

(2)本发明所采用的水热法羟甲基化生产工艺与传统的溶液法相比较，易操作，反应过程中水的用量极少，并且反应结束后产物无需用酸析出步骤，节省了产物后处理的步骤，大大减少产生的废液量；

(3)本发明的木质素优选为碱木质素，其中固体氢氧化钠给碱木质素提供一个碱性的环境，有利于木质素与甲醛发生加成反应，从而有利于产率的提高，使羟甲基化木质素产率可达到98.7％。

附图说明：

图1为木质素及实施例4制备的羟甲基木质素的红外谱图。