CN107759805A - 一种酶解木质素磺化接枝氨基磺酸系减水剂的制备方法 - Google Patents

一种酶解木质素磺化接枝氨基磺酸系减水剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种酶解木质素磺化接枝氨基磺酸系减水剂的制备方法，本发明中对粗提取后酶解木质素进行羟甲基化处理，增加其苯环上的活性位点，从而增大酶解木质素的活性，再直接参与氨基磺酸系减水剂的缩聚反应，将带有大量活性基团的木质素支链接枝在氨基磺酸系减水剂分子链上，提高减水剂界面活性及空间位阻，提高了水泥浆体的稳定性，明显改善了氨基磺酸减水剂的泌水、和易性能；此外实现了对生物质酶解木质素残渣的高效二次利用，降低生产成本，大大提高经济效益。

Description

一种酶解木质素磺化接枝氨基磺酸系减水剂的制备方法
技术领域
本发明涉及砂浆或混凝土用减水剂，具体涉及一种酶解木质素磺化接枝氨基磺酸系减水剂的制备方法。
背景技术
混凝土外加剂中最重要的外加剂就是减水剂，目前在国内市场上，高效减水剂除了萘系外，还有嘧胺树脂减水剂、氨基磺酸盐减水剂和脂肪族高效减水剂。其中氨基磺酸盐减水剂是最重要的非萘系减水剂之一。氨基磺酸盐减水剂的分子中含有大量的磺酸根、氨基、羟基这些都是减水基团，这些基团都使得氨基磺酸盐减水剂减水率大大提高，保坍性能良好。
但是氨基磺酸盐减水剂没有起泡能力，不能降低液体的表面张力，从这个意义上讲它不是表面活性剂，不能有效的降低液/固界面的界面能，而且它不存在长支链，不能提供足够的空间位阻，因此它在体现良好的保坍性能的同时，水泥浆体却没有很好的稳定性，表现为容易离析、泌水。因此氨基磺酸盐减水剂虽然减水率高，但是其缺点限制了它在商品混凝土、高强混凝土乃至高性能混凝土中的应用。
酶解木质素在提取过程中没有经过碱或亚硫酸盐的蒸煮，保留了较好木质素化学活性，可以与醛或酚发生反应生成交联型的木质素改性树脂，还可以与橡胶、塑料等高分子材料发生反应改性制得高性能、低成本产品，潜在的经济效益比较明显。
发明内容
本发明提供了一种酶解木质素磺化接枝氨基磺酸系减水剂的制备方法，提高了氨基磺酸系减水剂的泌水、和易性。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种酶解木质素磺化接枝氨基磺酸系减水剂的制备方法，包括以下具体步骤：
（1）酶解木质素预处理：
秸秆酶解木质素浆料加入2-4倍自来水中并不断搅拌3-6小时，静置后倾倒出上层水溶液，如此反复清洗3-5次，经高速离心机以10000r/min离心分离，收集固体，再将收集的固体干燥并研磨成粉末，制得酶解木质素残渣；
（2）羟甲基化处理：
称取4-8份酶解木质素残渣加入到10倍量的蒸馏水中，加入适量氢氧化钠调节pH至9-11，然后置于集热式恒温加热磁力搅拌器中加热，在70-85℃温度下边搅拌边滴入5-9份37%甲醛溶液，反应2-3小时，烘干粉碎即得羟甲基化木质素；
（3）磺化缩合：
称取0.03-0.06份无水亚硫酸钠、4-9份对氨基苯磺酸、5-11份苯酚和适量的水加入到带有回流冷凝管的四颈烧瓶中，调节pH值至8-9，在40-50℃下搅拌混合反应10分钟后，加入步骤（2）羟甲基化木质素，升温至50-65℃进行磺化反应0.5-1.5小时，使用滴液漏斗缓慢滴加0.5-3份37%甲醛溶液，最后升温至90-98℃，进行缩聚反应3-4小时，得到酶解木质素改性氨基磺酸系减水剂。
其中，所述步骤（1）中秸秆酶解木质素浆料是以秸秆为原料通过蒸汽爆破预处理和酶解发酵乙醇处理后的残渣。
其中，所述步骤（3）中加入适量水控制反应液浓度在35-40%。
本发明有益效果如下：
本发明中对酶解木质素进行粗提取，去除其中的无机盐和糖份等，之后在碱性催化条件下进行羟甲基化处理，增加其苯环上的活性位点，从而增大酶解木质素的活性，再采用磺化接枝方法直接参与氨基磺酸系减水剂的缩聚反应，将带有大量活性基团的木质素支链接枝在氨基磺酸系减水剂分子链上，一方面接枝木质素长支链，增强了减水剂的空间位阻效应，另一方面接枝木质素后明显提高减水剂的引气性，同时引入了表面活性基团，使减水剂具有消泡的作用，有效的降低水泥浆体液/固界面的界面能，提高水泥浆体的稳定性，明显改善了氨基磺酸减水剂的泌水、和易性能；此外实现了对生物质酶解发酵制取乙醇等生物质化学品后的木质素残渣的高效二次利用，达到变废为宝的目的，降低生产成本，大大提高经济效益。
具体实施方式
一种酶解木质素磺化接枝氨基磺酸系减水剂的制备方法，包括以下具体步骤：
（1）酶解木质素预处理：
秸秆酶解木质素浆料加入4倍自来水中并不断搅拌6小时，静置后倾倒出上层水溶液，如此反复清洗5次，经高速离心机以10000r/min离心分离，收集固体，再将收集的固体干燥并研磨成粉末，制得酶解木质素残渣；
（2）羟甲基化处理：
称取4份酶解木质素残渣加入到10倍量的蒸馏水中，加入适量氢氧化钠调节pH至10，然后置于集热式恒温加热磁力搅拌器中加热，在75℃温度下边搅拌边滴入5份37%甲醛溶液，反应3小时，烘干粉碎即得羟甲基化木质素；
（3）磺化缩合：
称取0.04份无水亚硫酸钠、4份对氨基苯磺酸、5份苯酚和适量的水加入到带有回流冷凝管的四颈烧瓶中，调节pH值至8.5，在45℃下搅拌混合反应10分钟后，加入步骤（2）羟甲基化木质素，升温至55℃进行磺化反应1小时，使用滴液漏斗缓慢滴加0.8份37%甲醛溶液，最后升温至95℃，进行缩聚反应3小时，得到酶解木质素改性氨基磺酸系减水剂。
其中，所述步骤（1）中秸秆酶解木质素浆料是以秸秆为原料通过蒸汽爆破预处理和酶解发酵乙醇处理后的残渣。
其中，所述步骤（3）中加入适量水控制反应液浓度在38%。

Claims (3)

1.一种酶解木质素磺化接枝氨基磺酸系减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
（1）酶解木质素预处理：
秸秆酶解木质素浆料加入2-4倍自来水中并不断搅拌3-6小时，静置后倾倒出上层水溶液，如此反复清洗3-5次，经高速离心机以10000r/min离心分离，收集固体，再将收集的固体干燥并研磨成粉末，制得酶解木质素残渣；
（2）羟甲基化处理：
称取4-8份酶解木质素残渣加入到10倍量的蒸馏水中，加入适量氢氧化钠调节pH至9-11，然后置于集热式恒温加热磁力搅拌器中加热，在70-85℃温度下边搅拌边滴入5-9份37%甲醛溶液，反应2-3小时，烘干粉碎即得羟甲基化木质素；
（3）磺化缩合：
称取0.03-0.06份无水亚硫酸钠、4-9份对氨基苯磺酸、5-11份苯酚和适量的水加入到带有回流冷凝管的四颈烧瓶中，调节pH值至8-9，在40-50℃下搅拌混合反应10分钟后，加入步骤（2）羟甲基化木质素，升温至50-65℃进行磺化反应0.5-1.5小时，使用滴液漏斗缓慢滴加0.5-3份37%甲醛溶液，最后升温至90-98℃，进行缩聚反应3-4小时，得到酶解木质素改性氨基磺酸系减水剂。
2.根据权利要求1所述的一种酶解木质素磺化接枝氨基磺酸系减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中秸秆酶解木质素浆料是以秸秆为原料通过蒸汽爆破预处理和酶解发酵乙醇处理后的残渣。
3.根据权利要求1所述的一种酶解木质素磺化接枝氨基磺酸系减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中加入适量水控制反应液浓度在35-40%。
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