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Verfahren zur Gewinnung von reaktionsfähigem Lignin
Es ist bekannt, dass Holzverzuckerungslignin reaktionsträge ist, was sich u. a. schon darin zeigt, dass es in vielen Lösungsmitteln un- löslich ist und nur in einigen Lösungsmitteln teilweise in Lösung gebracht werden kann.
Es ist vorgeschlagen worden, Holzverzuckerungs- lignin durch Behandlung mit Phenolen oder seinen Homologen für sich oder in Gegenwart von starken Säuren oder starke Säure entwickeln- den Mitteln, allenfalls bei erhöhter Temperatur, in eine lösliche Form überzuführen (Deutsche
Patentschrift Nr. 365287). Das in dieser Weise behandelte Lignin ist jedoch gleichfalls verhältnis- mässig reaktionsträge und wesentlich schwieriger, z. B. mit Aldehyden, in Reaktion zu bringen als Lignin, welches mit Hilfe organischer Lösungsmittel unmittelbar aus Holz herausgelöst wurde.
Die Erfindung, die von der Erkenntnis ausgeht, dass die Reaktionsträgheit des Holzverzuckerungslignins mit dem hohen Polymerisationsgrad, welchen das Lignin bei der Behandlung mit
Säuren im Zuge des Holzverzuckerungsverfahrens erhält, zusammenhängt, löst die Aufgabe, Holzverzuckerungslignin in eine reaktionsfähige Form überzuführen.
Es wurde nämlich gefunden, dass das polymerisierte Holzverzuckerungslignin wenigstens zu einem erheblichen Teil in den ursprünglichen reaktionsfähigen Zustand des Lignins versetzt werden kann, indem das Holzverzuckerungslignin mit solchen organischen Lösungsmitteln, welche dieses bei drucklosem Erwärmen mindestens teilweise lösen, wie beispielsweise Butanol, Aceton, Äthylenchlorhydrin, Cyclohexanol, Cyclohexanon, Phenole, wasserfreiem Anilin usw. einer Druck-und Wärmebehandlung je nach dem verwendeten Lösungsmittel bis höchstens etwa 50 atü und einer Temperatur, die mindestens der Siedetemperatur des Lösungsmittels entspricht und höchstens 350 C beträgt, in der Weise unterworfen wird, dass das Lignin ohne Bildung wesentlicher Mengen von phenolartigen Körpern depolymerisiert wird.
Die Arbeitsbedingungen, Einwirkungszeit, Höhe des Druckes und der Temperatur werden unter Berücksichtigung des verwendeten Lösungsmittels im Rahmen des erfundenen Verfahrens derart miteinander abgestimmt bzw. begrenzt, dass die
Bildung von phenolartigen, destillierbaren
Körpern, also eine über die Depolymerisation hinausgehende chemische Umwandlung des
Lignins vermieden wird. Diese Arbeits- bedingungen können durch einige Vorversuche jeweils leicht ermittelt werden. Richtlinien über die Abstimmung dieser Faktoren sind den Aus- führungsbeispielen zu entnehmen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung unter- scheidet sich grundsätzlich von dem oben ange- führten bekannten Verfahren zur Überführung von Holzverzuckerungslignin in lösliche Form durch Behandlung mit Phenolen dadurch, dass es unter Anwendung von Druck durchgeführt wird, während letzteres ohne Druck arbeitet.
Das nach dem Verfahren gemäss der Erfindung erhaltene reaktionsfähige Lignin weist ähnliche Eigenschaften wie Neutrallignin, das durch schonende Herauslösung des Lignins aus Holz mit Hilfe organischer Lösungsmittel erhalten wird, auf. Es ist um 100 schmelzbar und in den gleichen Lösungsmitteln, wie Neutrallignin, löslich, das nach Freudenberg auch als "Organosolv-Lignin"bezeichnet werden kann.
Das erfindungsgemäss erhaltene Lignin kann für alle üblichen Zwecke verwendet werden, beispielsweise als Bindemittel für Holzfaserplatten, als Zusatz zu Kunstmassen jeder Art und zur Herstellung von Kondensationsprodukten, wie Lignin-Aldehyd-Kondensationsprodukten.
Beispiel l : 100 g Lignin und 300 g Phenol werden durch drei Stunden im Autoklaven auf 230'erhitzt, wobei der Druck um ungefähr 10 Atm. steigt. 98 g Lignin gehen in Lösung, u. zw. in einem Zustand, der wesentlich reaktionsfähiger ist als mit Phenol ohne Anwendung von Druck gelöstes Holzverzuckerungslignin.
Beispiel 2 : 100 g Holzverzuckerungslignin (Scholler) werden mit 400 g Hexalin durch fünf Stunden auf 230 im Autoklaven erhitzt. 95 g Lignin gehen bei dieser Behandlung in Lösung und werden nach Abdestillieren des Lösungsmittels als depolymerisiertes, reaktionsfähiges Lignin gewonnen.
Beispiel 3 : 800 g Holzverzuckerungslignin werden mit 1800 g Cyclohexanon drei Stunden
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im Autoklaven auf 2300 erhitzt, wobei 750 g Lignin in Lösung gehen.
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Process for the production of reactive lignin
It is known that wood saccharification lignin is inert, which u. a. this already shows that it is insoluble in many solvents and can only be partially dissolved in some solvents.
It has been proposed to convert wood saccharification lignin into a soluble form by treatment with phenols or its homologues, either by itself or in the presence of strong acids or agents that develop strong acids, if necessary at an elevated temperature (German
Patent No. 365287). The lignin treated in this way is, however, also relatively inert and much more difficult, e.g. B. with aldehydes, in reaction as lignin, which was dissolved directly from wood with the help of organic solvents.
The invention, which is based on the knowledge that the inertia of the wood saccharification lignin with the high degree of polymerization, which the lignin in the treatment with
Acids received in the course of the wood saccharification process, solves the task of converting wood saccharification lignin into a reactive form.
It has been found that the polymerized wood saccharification lignin can be converted at least to a considerable extent into the original reactive state of the lignin by adding the wood saccharification lignin with organic solvents which dissolve it at least partially when heated without pressure, such as butanol, acetone, ethylene chlorohydrin, Cyclohexanol, cyclohexanone, phenols, aniline aniline, etc., are subjected to pressure and heat treatment, depending on the solvent used, up to a maximum of about 50 atmospheres and a temperature which is at least equal to the boiling point of the solvent and is at most 350 C, in such a way that the Lignin is depolymerized without the formation of substantial amounts of phenolic-like bodies.
The working conditions, exposure time, level of pressure and temperature are coordinated or limited with one another, taking into account the solvent used in the context of the invented method, so that the
Formation of phenolic, distillable
Bodies, i.e. a chemical conversion of the
Lignins are avoided. These working conditions can easily be determined with a few preliminary tests. Guidelines for coordinating these factors can be found in the exemplary embodiments.
The method according to the invention differs fundamentally from the above-mentioned known method for converting wood saccharification lignin into soluble form by treatment with phenols in that it is carried out using pressure, while the latter works without pressure.
The reactive lignin obtained by the process according to the invention has properties similar to neutral lignin, which is obtained by gently dissolving the lignin out of wood with the aid of organic solvents. It can be melted around 100 and is soluble in the same solvents as neutral lignin, which Freudenberg also calls "Organosolv lignin".
The lignin obtained according to the invention can be used for all customary purposes, for example as a binder for wood fiber boards, as an additive to all types of synthetic materials and for the production of condensation products such as lignin-aldehyde condensation products.
Example 1: 100 g of lignin and 300 g of phenol are heated to 230 ° for three hours in an autoclave, the pressure being reduced by approximately 10 atm. increases. 98 g of lignin go into solution, u. or in a state that is significantly more reactive than wood saccharification lignin dissolved with phenol without the application of pressure.
Example 2: 100 g of wood saccharification lignin (Scholler) are heated with 400 g of hexalin in an autoclave to 230 for five hours. 95 g of lignin dissolve in this treatment and are obtained as depolymerized, reactive lignin after the solvent has been distilled off.
Example 3: 800 g of wood saccharification lignin are mixed with 1800 g of cyclohexanone for three hours
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heated to 2300 in the autoclave, 750 g of lignin going into solution.