[发明专利]一种聚乙二醇改性木质素偶氮染料分散剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种聚乙二醇改性木质素偶氮染料分散剂的制备方法及应用，取酶解木质素置于反应容器，加入氢氧化钠溶液，搅拌溶解，改性后的聚乙二醇单甲醚加入溶液中，加热反应一段时间，加水稀释一倍，用盐酸溶液调节反应液pH至3.0左右，离心去除上清液，再次将固体溶解在氢氧化钠溶液中并调节pH至中性，除去不溶性杂质，滤液经透析、浓缩和冷冻干燥后，得黑褐色聚乙二醇改性木质素聚合物偶氮染料分散剂。以来源丰富、价格低廉的工业木质素直接作为原料，即大大降低了生产成本，又实现了木质素资源化利用，变废为宝，具有重要的社会、经济和生态意义。

技术领域

本发明涉及染料分散剂制备领域，尤其涉及一种聚乙二醇改性木质素偶氮染料分散剂的制备方法及应用。

背景技术

分散染料是纺织行业中使用量最大的一种非离子型染料。但是，由于其疏水性强以及水溶性差，在使用过程中必须添加分散剂以提高和改善其在水溶液中的分散性能。目前，市售的商品分散染料中一般含有70％～150％的分散剂，是染整助剂中用量最大的助剂之一，在染料加工和印染过程中都起到关键作用。因此开发高分散性能、低沾污性的染料分散剂一直是染整工业的研究重点。

目前国内外染料加工用的分散剂，以阴离子型表面活性剂为主，如酚醛缩合物磺酸盐、萘系磺酸甲醛缩合物和聚羧酸系等分散剂。其中，酚醛缩合物磺酸盐分子结构中含有甲基和酚羟基，既增加了化学键的吸附作用又增加了染料的助色作用，在染色中起高温分散匀染作用。萘系分散剂在染料加工中可显著提高染料的润湿性，起泡量少，具有较好的球磨性能，至今仍在染料加工、后整理中大量使用。聚羧酸类分散剂因其对原棉上杂质具有突出的分散能力，且对染料的还原性、色光和牢度影响小，在棉及其混纺织物的印染过程中应用广泛。然而，上述分散剂的原料均来自化石基材料，不可再生，价格昂贵，毒性大，不利于可持续绿色发展。

木质素是地球上最丰富的可再生芳香族聚合物，其储量仅次于纤维素。其中，由酸法制浆获得的木质素磺酸盐因具有优良的水溶性以及活性官能团，可直接用作分散剂。因其价格便宜，高温分散稳定性能较优，而且与绝大多数染色体系具有良好相容性，得到了快速发展。然而，随着酸法制浆产生大量的废酸、废水，对环境造成极大伤害以及高昂的废水处理成本，在全球内被逐渐遗弃。由碱法制浆获得的碱木质素和由生物炼制获得的酶解木质素成为了工业木质素的主要来源。

相比于木质素磺酸盐，开发碱木质素和酶解木质素基染料分散剂主要存在以下挑战：1)分子均难溶于水溶液且易团聚，分子量小且分布较宽，导致其分散性能差；2)分子中的高活性酚羟基极易转化成深色醌，存在对偶氮染料的还原以及对纤维的沾污等问题，从而导致染料的上染率差以及影响色深。因此，本工作拟通过亲核取代反应，在酚羟基上可控接枝不同分子量的聚乙二醇分子(MPEG)，封闭部分酚羟基并调控其水溶性和分子量，解决工业木质素因水溶性低和分子量小而导致的分散性差以及对偶氮染料还原和对纤维沾污等关键技术难题。

发明内容

本发明一种聚乙二醇改性木质素偶氮染料分散剂的制备方法包括以下步骤：

S1、首先取聚乙二醇单甲醚置于反应容器，加热熔化；

S2、然后，加入一定量的环氧氯丙烷和BF₃Et₂O，加热反应一段时间后，旋蒸除去未反应的环氧氯丙烷和BF₃Et₂O，得白色固体备用；

S3、另取酶解木质素置于反应容器，加入氢氧化钠溶液，搅拌溶解；

S4、取一定量S2改性后的聚乙二醇单甲醚加入溶液中，加热反应一段时间，加水稀释一倍，用盐酸溶液调节反应液pH至3.0左右，离心去除上清液，再次将固体溶解在氢氧化钠溶液中并调节pH至中性，除去不溶性杂质；

S5、滤液经透析、浓缩和冷冻干燥后，得黑褐色聚乙二醇改性木质素聚合物偶氮染料分散剂。

优选的，所述步骤S1中，所述的聚乙二醇单甲醚分子量为Mw＝4000，2000，1000，550，200mol/g。