CN102276660A - 一种碱木质素三甲基季铵盐的微波制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于碱木质素系精细化学品制备领域，尤其涉及碱木质素三甲基季铵盐的微波合成。本发明是将造纸工业剩余物碱木质素与三甲胺、环氧氯丙烷等加入溶剂混合后，置于微波反应装置在一定温度反应一段时间后，得到棕褐色液体，此液体产品可浓缩干燥，制得粉状或微球状固体。本方法具有工艺简单、效率高，成本低等特点。
Description
技术领域
本发明属于碱木质素系精细化学品制备领域，尤其涉及碱木质素三甲基季铵盐的微波合成。
技术背景
目前，我国造纸工业的主要副产品——碱木质素的利用主要是对黑液进行碱回收，浓缩黑液燃烧木质素，回收部分制浆化学品，但秸秆木质素热值低，黑液含硅量高、粘度大，不利于回收过程，同时毁灭黑液中具有潜在价值的有机组分，浪费资源，是一种低值利用植物资源的方式。通过对碱木质素进行改性，充分开发利用碱木质素产品，是缓解资源危机，减少环境污染，维持可持续发展的有效措施，也应是合理利用我国碱木质素的主要途径。这是国内外造纸行业、植物化学、天然高分子化学、精细化工和环境科学等领域研究者长期以来共同关注，并积极致力于研究和技术开发的重点领域。
碱木质素中主要含有愈创木基和紫丁香基两种基本结构单元，其结构和性能决定其酚羟基及其α碳原子的反应活性较低，直接用碱木质素进行化学反应难以进行或不适宜于工业化，其化学改性受到较大的限制。
本发明的目的提供一种工艺简单、效率高、成本低的碱木质素微波化学合成方法。
微波加热均匀，速度快，热效高，在有机合成中可以大大缩短反应时间，提高生产效率；反应过程中无温度梯度，反应均匀并可抑制副产物的产生；微波技术还可用于干反应或半干反应，在合成过程中不会对环境造成污染；微波辐照方便易得，可较好地实现工业化生产。在微波辐照下，可使碱木质素从一般反应物转变为活性络合物，能降低木质素中各基团间的空间拥挤程度，一方面可以使一些难以发生的反应得以进行，另一方面从动力学上来讲，可使提高反应的速度，改善产品性能。
发明内容
本发明技术方案：于三甲胺溶液和环氧氯丙烷中，加入溶剂，三甲胺溶液与环氧氯丙烷的比例为1∶1～10(质量/体积)，置于微波反应装置中，微波的频率范围从300MHZ～300GHz，在0～80℃范围内反应1～60分钟；再加入于从造纸黑液中提取的粉状碱木质素，碱木质素与溶剂的比例为1∶1～10(质量/体积)，碱木质素与三甲胺溶液的比例为1∶1～10(质量/体积)，碱木质素与环氧氯丙烷溶液的比例为1∶1～10(质量/体积)，仍置于微波反应装置中，微波的频率范围从300MHZ～300GHz，在20～100℃范围内反应1～120分钟，得到棕褐色液体，此液体产品可浓缩干燥制得粉状或微球状固体。
上述所说的溶剂为：石油醚、苯、甲苯、二甲苯、煤油、丙酮、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、水、四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、乙醚、正丁醇、正己烷、二氧六环中的一种或几种。
本发明具有如下优点：
1、一般方法的该反应难以进行，且需要较为昂贵的催化剂，由于本发明采用了微波辅助合成技术，不需催化剂即可使得该反应得以顺利进行，降低了合成成本。
2、在催化剂的作用下，一般该反应需要6小时以上才能完成，由于本发明采用了微波辅助合成，只需要至多2小时即可完成合成，反应速度大大提高。
3、微波来源方便易得，本发明有工业化应用前景。
具体实施方式
下面用实施例来详细说明本发明的技术内容，但发明的内容并不局限于此。
实施例一
称取30％的三甲胺水溶液16g，转移入150mL的三口瓶中，置于微波反应装置中，微波频率为1GHz，搅拌速度为500转/分，缓慢滴加25g环氧氯丙烷后，升温至30℃，保持30分钟。取出加入5g粉状碱木质素及10mL二甲基甲酰胺，再置于微波反应装置中，微波频率为1GHz，搅拌速度为500转/分，升温至45℃，保持60分钟。所得液体产品为棕褐色，固含量超过40％，密度为1.1～1.5g/cm3。将此液体产物在100℃下烘干可得到固体产品。
实施例二
称取30％的三甲胺水溶液50g，转移入500mL的三口瓶中，置于微波反应装置中，微波频率为2.5GHz，搅拌速度为600转/分，缓慢滴加60g环氧氯丙烷后，升温至35℃，保持20分钟。取出加入20g粉状碱木质素及30mL二氧六环，再置于微波反应装置中，微波频率为2.5GHz，搅拌速度为600转/分，升温至50℃，保持45分钟。所得液体产品为棕褐色，固含量超过40％，密度为1.1～1.5g/cm3。将此液体产物在120℃下喷雾干燥可得到固体球状产品。
实施例三
称取25g环氧氯丙烷，转移入150mL的三口瓶中，置于微波反应装置中，微波频率为1GHz，搅拌速度为500转/分，缓慢滴加30％的三甲胺水溶液16g后，升温至20℃，保持40分钟。取出加入5g粉状碱木质素及10mL二氯甲烷，再置于微波反应装置中，微波频率为1GHz，搅拌速度为500转/分，升温至45℃，保持60分钟。所得液体产品为棕褐色，固含量超过40％，密度为1.1～1.5g/cm3。将此液体产物在120℃下喷雾干燥可得到固体球状产品。
实施例四
称取25g环氧氯丙烷，转移入150mL的三口瓶中，置于微波反应装置中，微波频率为2.5GHz，搅拌速度为600转/分，缓慢滴加30％的三甲胺水溶液16g后，升温至25℃，保持40分钟。取出加入5g粉状碱木质素及10mL二氯甲烷，再置于微波反应装置中，微波频率为2.5GHz，搅拌速度为600转/分，升温至60℃，保持25分钟。所得液体产品为棕褐色，固含量超过40％，密度为1.1～1.5g/cm3。将此液体产物在120℃下喷雾干燥可得到固体球状产品。
实施例五
称取30％的三甲胺水溶液50g，转移入500mL的三口瓶中，置于微波反应装置中，微波频率为2.5GHz，搅拌速度为600转/分，缓慢滴加60g环氧氯丙烷后，升温至35℃，保持20分钟。取出加入20g粉状碱木质素及30mL二氧六环，再置于微波反应装置中，微波频率为2.5GHz，搅拌速度为600转/分，升温至50℃，保持45分钟。所得液体产品为棕褐色，固含量超过40％，密度为1.1～1.5g/cm3。将此液体产物在120℃下喷雾干燥可得到固体球状产品。
实施例六
称取30％的三甲胺水溶液50g，转移入500mL的三口瓶中，置于微波反应装置中，微波频率为800MHz，搅拌速度为600转/分，缓慢滴加60g环氧氯丙烷后，升温至35℃，保持20分钟。取出加入20g粉状碱木质素及30mL水，调节溶液pH值为8，再置于微波反应装置中，微波频率为800MHz，搅拌速度为600转/分，升温至50℃，保持45分钟。所得液体产品为棕褐色，固含量超过40％，密度为1.1～1.5g/cm3。将此液体产物在100℃下烘干可得到固体产品，也可在120℃下喷雾干燥可得到固体粉状产品。
实施例七
称取25g环氧氯丙烷，转移入150mL的三口瓶中，置于微波反应装置中，微波频率为1GHz，搅拌速度为500转/分，缓慢滴加30％的三甲胺水溶液16g后，升温至20℃，保持40分钟。取出加入20g粉状碱木质素及40mL水，调节溶液pH值为9，再置于微波反应装置中，微波频率为800MHz，搅拌速度为600转/分，升温至50℃，保持45分钟。所得液体产品为棕褐色，固含量超过40％，密度为1.1～1.5g/cm3。将此液体产物在100℃下烘干可得到固体产品，也可在120℃下喷雾干燥可得到固体粉状产品。
实施例八
称取30％的三甲胺水溶液50g，转移入500mL的三口瓶中，置于微波反应装置中，微波频率为800MHz，搅拌速度为600转/分，缓慢滴加60g环氧氯丙烷后，升温至35℃，保持20分钟。取出加入20g粉状碱木质素及50mL水，调节溶液pH值为10，再置于微波反应装置中，微波频率为2.5MHz，搅拌速度为600转/分，升温至50℃，保持45分钟。所得液体产品为棕褐色，固含量超过40％，密度为1.1～1.5g/cm3。将此液体产物在100℃下烘干可得到固体产品，也可在120℃下喷雾干燥可得到固体粉状产品。
Claims (2)
1.一种碱木质素三甲基季铵盐的微波制备方法，其特征在于：于三甲胺溶液和环氧氯丙烷中，加入溶剂，三甲胺溶液与环氧氯丙烷的比例为1∶1～10(质量/体积)，置于微波反应装置中，在0～80℃范围内反应1～60分钟；再加入于从造纸黑液中提取的碱木质素，碱木质素与溶剂的比例为1∶1～10(质量/体积)，碱木质素与三甲胺溶液的比例为1∶1～10(质量/体积)，碱木质素与环氧氯丙烷溶液的比例为1∶1～10(质量/体积)，在20～100℃范围内反应1～120分钟，得到棕褐色液体，此液体产品可浓缩干燥，制得粉状或微球状固体。
2.根据权利要求1所述的溶剂，其特征在于：溶剂可以是石油醚、苯、甲苯、二甲苯、煤油、丙酮、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、水、四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、乙醚、正丁醇、正己烷、二氧六环中的一种或几种。
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