CN102627673A - 木质素降解磺甲基化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属混凝土减水剂生产技术领域，尤其涉及一种木质素降解磺甲基化的方法，它包括： （1）将木质素置入高压反应釜中，加入水及苯酚，进行加热降解；（2）将降解物转入常压反应釜，加入氧化剂；（3）向体系中加入甲醛及亚硫酸钠进行磺甲基化反应；所述步骤（2）中，氧化剂为双氧水、次氯酸钠或过硫酸钠；所述步骤（1）中，降解温度为180～260℃；降解压力为0.8～2.5MPa；降解时间为0.5～3h；苯酚加入量为木质素质量的3～15%；所述步骤（2）中，氧化剂用量为木质素重量的3～10%。 本发明成本低，工艺过程简单，易于操作，所得改性木质素磺酸盐类减水剂，减水率高，引气性小，强度高。

Description

木质素降解磺甲基化的方法
技术领域
本发明属混凝土减水剂生产技术领域，尤其涉及一种木质素降解磺甲基化的方法。
背景技术
木质素资源丰富、属可再生资源、成本低廉，诸多领域里人们对其研究非常活跃。而在减水剂行业，人们一直在寻求通过改性可以大量地与高效减水剂复配以降低高效减水剂的应用成本。方法包括：物理法、化学氧化法、化学接枝法、磺化法、磺甲基化法等，而这其中工艺设备简单、易于操控、效果好的方法要属于磺甲基化法，而磺甲基化法还存在不足之处，还有可提高的方面，这就是木质素分子量偏大，其工艺过程过程相对复杂，所得改性木质素磺酸盐类减水剂的减水率低，引气性大，成本高，不易操作。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种成本低，工艺过程简单，易于操作，所得改性木质素磺酸盐类减水剂，减水率高，引气性小，强度高的木质素降解磺甲基化的方法。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。
一种木质素降解磺甲基化的方法，可按如下步骤依次实施。
（1）将木质素置入高压反应釜中，加入水及苯酚，进行加热降解。
（2）将降解物转入常压反应釜，加入氧化剂。
（3）向体系中加入甲醛及亚硫酸钠进行磺甲基化反应。
作为一种优选方案，本发明所述步骤（2）中，氧化剂为双氧水、次氯酸钠或过硫酸钠。
作为另一种优选方案，本发明所述步骤（1）中，降解温度为180～260℃；降解压力为0.8～2.5MPa；降解时间为0.5～3h。
进一步地，本发明所述步骤（1）中，苯酚加入量为木质素质量的3～15%。
更进一步地，本发明所述步骤（2）中，氧化剂用量为木质素重量的 3～10%。
另外，本发明所述步骤（2）中，氧化温度为30～８0℃；氧化时间为1.5～3h。
其次，本发明所述步骤（3）中，甲醛用量为木质素质量的 10～20 %。
再次，本发明所述步骤（3）中，亚硫酸钠用量为木质素质量的 15～30%。
本发明所述步骤（3）中，磺甲基化反应温度为70～105℃；磺甲基化反应时间为1.5～3h。
本发明成本低，工艺过程简单，易于操作，所得改性木质素磺酸盐类减水剂，减水率高，引气性小，强度高。与萘系高效减水剂复配使用，可以大大降低泵送剂的生产成本。磺甲基化后减水率由原来的7～8%提高到１６～1８%，木质素降解、氧化、磺甲基化产物可代替２０～３０％的高效减水剂应用于混凝土泵送剂生产，在保证质量不降低的前提下，每吨萘系母液可以降低成本200～300元，效益较大。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为本发明的工艺流程框图。
具体实施方式
如图1所示，木质素降解磺甲基化的方法，可按如下步骤依次实施。
（1）将木质素置入高压反应釜中，加入水及苯酚，进行加热降解；降解温度为180～260℃；降解压力为0.8～2.5MPa；降解时间为0.5～3h；苯酚加入量为木质素质量的3～15%。
（2）将降解物转入常压反应釜，加入氧化剂；氧化剂为双氧水、次氯酸钠或过硫酸钠；氧化剂用量为木质素重量的 3～10%；氧化温度为30～８0℃；氧化时间为1.5～3h。
（3）向体系中加入甲醛及亚硫酸钠进行磺甲基化反应；甲醛用量为木质素质量的 10～20 %；亚硫酸钠用量为木质素质量的 15～30%；磺甲基化反应温度为70～105℃；磺甲基化反应时间为1.5～3h。
本发明是将木质素降解，然后通过氧化、磺甲基化法而得到较高减水率的木质素改性产品，其与萘系高效减水剂可以再较宽的比例内复配，从而大大降低萘系高效减水剂的应用成本。
（１）木质素降解工艺参数。
  ——以苯酚为降解促进剂，其加入量为木质素质量的3～15%（第二次可用降解物代替苯酚，效果不降低）。
  ——降解温度 180～260。
  ——降解压力 0.8～2.5MPa。
  ——降解时间 0.5～3h。
（2）木质素降解物氧化工艺参数。
氧化方法是在化学氧化剂的存在下，通入空气在一定温度下进行氧化反应。
——氧化剂可以是双氧水、次氯酸钠、过硫酸钠等。
——氧化剂用量为木质素重量的 3～10%。
——氧化温度为30～８0度。
——氧化时间为1.5～3h。
（３）木质素降解氧化物磺甲基化工艺参数。
磺甲基化反应是在甲醛与亚硫酸钠存在下进行的（在体系中可滴加浓度为40%的NaOH液碱）。
 ——甲醛用量为木质素质量的10～20 %。
——亚硫酸钠用量为木质素质量的15～30%。
——磺甲基化反应温度为70～105℃。
——磺甲基化反应时间为1.5～3h。
实施例１。
取木质素1000kg加入到３ｍ ３ 高压反应釜中，加入１５００ｋｇ水，加入５０ｋｇ苯酚，加热到２００度，釜内压力为１.４ＭＰａ，降解时间为２.５ｈ。将降解物转入到５ｍ ３ 常压反应釜中，在６０度的温度下加入过流酸钠５０ｋｇ，保温反应２ｈ，升温到７５度，用３０分钟滴加１５０ｋｇ３７%浓度的甲醛，升温到１０５度，加入１８０ｋｇ亚硫酸钠，保温反应3h。
实施例２。
取木质素１０００ｋｇ加入到３ｍ ３ 高压反应釜中，加入２０００ｋｇ水，加入６０ｋｇ苯酚，加热到１９０度，釜内压力为１.３ＭＰａ，降解时间为３ｈ。将降解物转入到５ｍ ３ 常压反应釜中，在５０度的温度下加入次氯酸钠酸钠７５０ｋｇ，保温反应２.５ｈ，升温到７５度，用３０分钟滴加１４０ｋｇ３７%浓度的甲醛，升温到１０５度，加入１７０ｋｇ亚硫酸钠，保温反应3h。
实施例３。
取木质素１０００ｋｇ加入到３ｍ ３ 高压反应釜中，加入１８５０ｋｇ水，加入５５ｋｇ苯酚，加热到２１０度，釜内压力为１.６ＭＰａ，降解时间为２ｈ。将降解物转入到５ｍ ３ 常压反应釜中，在６０度的温度下加入过流酸钠４０ｋｇ，保温反应２.５ｈ，升温到７５度，用３０分钟滴加１３０ｋｇ　３７%浓度的甲醛，升温到１０５度，加入１６０ｋｇ亚硫酸钠，保温反应3h。
实施例４。
取木质素１０００ｋｇ加入到３ｍ ３ 高压反应釜中，加入１８５０ｋｇ水，加入５０ｋｇ苯酚，加热到１８０度，釜内压力为１.０ＭＰａ，降解时间为３.５ｈ。将降解物转入到５ｍ ３ 常压反应釜中，在６０度的温度下加入双氧水１００ｋｇ，保温反应２ｈ，升温到７５度，用３０分钟滴加１６０ｋｇ　３７%浓度的甲醛，升温到１００度，加入１９０ｋｇ亚硫酸钠，保温反应3h。
实施例５。
取木质素１０００ｋｇ加入到３ｍ ３ 高压反应釜中，加入１５００ｋｇ水，加入３０ｋｇ苯酚，加热到２２０度，釜内压力为１.８ＭＰａ，降解时间为１.５ｈ。将降解物转入到５ｍ ３ 常压反应釜中，在５０度的温度下加入次氯酸钠酸钠８０ｋｇ，保温反应２ｈ，升温到７５度，用３０分钟滴加１７０ｋｇ　３７%浓度的甲醛，升温到１０５度，加入２００ｋｇ亚硫酸钠，保温反应3h。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种木质素降解磺甲基化的方法，其特征在于，按如下步骤依次实施：
（1）将木质素置入高压反应釜中，加入水及苯酚，进行加热降解；
（2）将降解物转入常压反应釜，加入氧化剂；
（3）向体系中加入甲醛及亚硫酸钠进行磺甲基化反应。
2.根据权利要求1所述的木质素降解磺甲基化的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，氧化剂为双氧水、次氯酸钠或过硫酸钠。
3.根据权利要求2所述的木质素降解磺甲基化的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，降解温度为180～260℃；降解压力为0.8～2.5MPa；降解时间为0.5～3h。
4.根据权利要求3所述的木质素降解磺甲基化的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，苯酚加入量为木质素质量的3～15%。
5.根据权利要求4所述的木质素降解磺甲基化的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，氧化剂用量为木质素重量的 3～10%。
6.根据权利要求5所述的木质素降解磺甲基化的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，氧化温度为30～８0℃；氧化时间为1.5～3h。
7.根据权利要求6所述的木质素降解磺甲基化的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，甲醛用量为木质素质量的 10～20 %。
8.根据权利要求7所述的木质素降解磺甲基化的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，亚硫酸钠用量为木质素质量的 15～30%。
9.根据权利要求8所述的木质素降解磺甲基化的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，磺甲基化反应温度为70～105℃；磺甲基化反应时间为1.5～3h。
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