CN104059232A - 一种木质素磺酸盐乙酰化改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种木质素磺酸盐乙酰化改性方法，具体地说是一种在乙酸酐/氯化胆碱低共熔溶剂中乙酰化改性木质素磺酸盐的方法。所述改性步骤为将干燥的木质素磺酸盐加入到乙酸酐/氯化胆碱低共熔溶剂中，反应结束后，将反应产物加入到抗溶剂中，过滤，洗涤，干燥，得到乙酰化改性木质素磺酸盐。本发明利用乙酸酐/氯化胆碱低共熔溶剂同时作为溶剂和反应试剂对木质素磺酸盐进行乙酰化改性，具有工艺简单、生产成本低、安全环保、适合于工业化生产等优点。
Description
技术领域
本发明属于天然高分子材料化学领域，具体涉及一种在乙酸酐/氯化胆碱低共熔溶剂中乙酰化改性木质素磺酸盐的方法。
背景技术
木质素在自然界中的含量仅次于纤维素和甲壳素，是一种天然可再生的高分子材料。全球制浆造纸行业每年产生约五千万吨木质素副产物，其中只有少量被用作水泥减水剂、钻井添加剂等，或被直接燃烧利用，而大部分木质素都被直接排放到自然界中，不仅导致资源浪费，同时造成环境污染。作为亚硫酸盐造纸行业的副产物，木质素磺酸盐是木质素的重要衍生物之一，由于其分子结构中含有大量的磺酸基、羟基等亲水性官能团，木质素磺酸盐在水溶液中的溶解性非常好，而不溶于常规的有机溶剂。
酯化改性通过降低木质素中的羟基含量，可以提高木质素在有机溶剂中的溶解性能，同时提高木质素与热塑性聚合物材料的相容性。常规的木质素乙酰化改性在吡啶-乙酸酐中进行，然而，吡啶价格昂贵、毒性高、不宜降解，且木质素磺酸盐室温下不溶于吡啶-乙酸酐体系。中国专利CN102558572A公开了一种在离子液体中乙酰化改性醇解木质素的方法，该方法是以具有木质素溶解能力的咪唑基离子液体为反应介质实现木质素的乙酰化，然而，离子液体存在价格昂贵、回收能耗高、难以实现大规模工业化生产等不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在乙酸酐/氯化胆碱低共熔溶剂中乙酰化改性木质素磺酸盐的方法，该方法安全环保，成本低，效率高，符合绿色生产的要求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
在乙酸酐/氯化胆碱低共熔溶剂中乙酰化改性木质素磺酸盐，反应结束后，将反应产物加入到抗溶剂中，过滤，洗涤，干燥，得到乙酰化改性木质素磺酸盐。
1、所述的方法，其中，反应前，氯化胆碱和木质素磺酸盐在50～60℃下真空干燥12h。
2、所述的方法，其中，乙酸酐和氯化胆碱的质量比为100：1～20。
3、所述的方法，其中，乙酸酐/氯化胆碱低共熔溶剂的制备温度为80-120℃。
4、所述的方法，其中，木质素磺酸盐和乙酸酐/氯化胆碱低共熔溶剂的质量比为1～2：4。
5、所述的方法，其中，反应在室温下磁力搅拌，反应时间为5-24h。
6、所述的方法，其中，所使用的抗溶剂为乙醇。
7、所述的方法，其中，抗溶剂和乙酸酐/氯化胆碱的质量比为5～20：1。
本发明具有如下优点：
1、实现室温条件下木质素磺酸盐的均相乙酰化改性；
2、乙酸酐/氯化胆碱低共熔溶剂同时作为溶剂和反应试剂，具有工艺简单，成本低，无毒无污染，安全环保等优点。
附图说明
图1为木质素磺酸盐改性原理图。
图2为原木质素磺酸盐、对比例和实施例1、2、3中改性木质素磺酸盐的FTIR谱图。实施例的FTIR谱图与原木质素磺酸盐和对比例中的FTIR谱图相比，3362cm-1附近的羟基(-OH)吸收峰减弱，且随着反应时间的延长羟基吸收峰逐渐减弱并发生明显蓝移；1739cm-1附近出现羰基(C＝O)吸收峰，1368cm-1附近出现乙酰基的碳-氢(C-H)弯曲振动吸收峰，1191cm-1附近出现乙酰基中的碳-氧(C-O)伸缩振动吸收峰，说明在乙酸酐-氯化胆碱低共熔溶剂中木质素磺酸盐发生乙酰化反应，且随着反应时间的延长，乙酰化程度提高。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但不以任何方式限定本发明。
对比例
将4g乙酸酐加入到反应瓶中，加入1g干燥的木质素磺酸盐，在室温下磁力搅拌24h后将反应产物逐滴添加到10倍体积的乙醇中，减压抽滤，滤渣用乙醇充分洗涤，60℃下干燥12h，得到乙酰化改性木质素磺酸盐。
实施例1
将4g乙酸酐和0.6g氯化胆碱在120℃条件下磁力搅拌至形成均相溶液，待低共熔溶剂冷却后，加入1g干燥的木质素磺酸盐，在室温条件下磁力搅拌5h后将反应产物逐滴添加到10倍体积的乙醇中，减压抽滤，滤渣用乙醇充分洗涤，60℃下干燥12h，得到乙酰化改性木质素磺酸盐。
实施例2
将4g乙酸酐和0.6g氯化胆碱在120℃条件下磁力搅拌至形成均相溶液，待低共熔溶剂冷却后，加入1g干燥的木质素磺酸盐，在室温条件下磁力搅拌12h后将反应产物逐滴添加到10倍体积的乙醇中，减压抽滤，滤渣用乙醇充分洗涤，60℃下干燥12h，得到乙酰化改性木质素磺酸盐。
实施例3
将4g乙酸酐和0.6g氯化胆碱在120℃条件下磁力搅拌至形成均相溶液，待低共熔溶剂冷却后，加入1g干燥的木质素磺酸盐，在室温条件下磁力搅拌24h后将反应产物逐滴添加到 10倍体积的乙醇中，减压抽滤，滤渣用乙醇充分洗涤，60℃下干燥12h，得到乙酰化改性木质素磺酸盐。
Claims (8)
1.一种木质素磺酸盐乙酰化改性方法，其特征在于：在乙酸酐/氯化胆碱低共熔溶剂中乙酰化改性木质素磺酸盐，反应结束后，将反应产物加入到抗溶剂中，过滤，洗涤，干燥，得到乙酰化改性木质素磺酸盐。
2.根据权利要求1所述的一种木质素磺酸盐乙酰化改性方法，其特征在于，反应前，将氯化胆碱和木质素磺酸盐在50～60℃下真空干燥12h。
3.根据权利要求1所述的一种木质素磺酸盐乙酰化改性方法，其特征在于，乙酸酐和氯化胆碱的质量比为100：1～20。
4.根据权利要求1所述的一种木质素磺酸盐乙酰化改性方法，其特征在于，乙酸酐/氯化胆碱低共熔溶剂是在80-120℃条件下制备的。
5.根据权利要求1所述的一种木质素磺酸盐乙酰化改性方法，其特征在于，木质素磺酸盐和乙酸酐/氯化胆碱低共熔溶剂的质量比为1～2：4。
6.根据权利要求1所述的一种木质素磺酸盐乙酰化改性方法，其特征在于，反应在室温、磁力搅拌条件下进行，反应时间为5-24h。
7.根据权利要求1所述的一种木质素磺酸盐乙酰化改性方法，其特征在于，所使用的抗溶剂为乙醇。
8.根据权利要求5所述的一种木质素磺酸盐乙酰化改性方法，其特征在于，抗溶剂和乙酸酐/氯化胆碱的质量比为5～20：1。
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