CN116199904A - 一种从造纸废液中制备改性木质素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种从造纸废液中制备改性木质素的方法,将称量好的造纸废液加入反应釜中进行升温,升温至60℃‑80℃,加入甲醛,反应40min‑100min;升温至80℃‑100℃,加入苯酚,反应80min‑160min;反应完成后进行水洗抽滤和烘干,制得改性木质素。本发明的改性木质素分子量相对变小,在橡胶基体中的分散效果得到改善;改性木质素因苯环密度提高,在橡胶基体具有较强的补强功能和较好的反应活性,增加韧性方面有一定改善;改性木质素替代部分炭黑作为轮胎的填充材料,提高了橡胶基体的抗紫外老化性能;本发明对造纸废液进行资源化利用,符合目前绿色发展的理念,缓解环保压力;本发明利用造纸废液自身的碱性作为催化剂,减少成本投入。
Description
技术领域
本发明涉及资源再生利用技术领域,尤其涉及一种从造纸废液中制备改性木质素的方法。
背景技术
木质素是一种非结晶性、高支化三维网状含芳香环的酚类生物高分子,高等植物细胞中广泛存在木质素。自然界中,是世界储量第二位的可再生天然高分子聚物,仅次于纤维素。据估测,全球每年可产生约5×108~36×108吨。在植物体内,木质素与纤维素、半纤维素等共同构成超分子体系,木质素粘合纤维素,增强植物体机械强度。木质素结构复杂,到目前为止,虽然还没有获知天然木质素完整的结构,但经过多年研究表明,木质素中含有较多的活性基团,如芳香基、醇羟基、羧基、甲氧基、共轭双键等,有一定的化学活性;木质素可与橡胶,塑料等材料发生接枝、交联等反应,且木质素中羟基活性基团能与橡胶中共轭双键的π电子云形成芳香氢键;甲氧基、羟基和羰基等基团中的氧原子上未共用电子对能与金属离子以配位键的方式形成木质素-金属螯合物,并利用木质素分子的反应活性构筑交联网络结构,从而使木质素起到补强增塑的作用。
苯酚具有刚性的六元环结构,另甲醛在与木质素反应后会生成羟甲基官能团,这两种原料的性质在连接完成后会使木质素具有较强的补强功能和较好的反应活性,且在反应过程中在长时间高温下木质素本身的醚键结构会进一步崩解,获得分子量较小的木质素产品,可进一步提高木质素在材料中的分散效果。另木质素中的醚键结构可以吸收紫外线,从而提高基体的抗紫外老化性能。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷,本发明的目的是提出一种从造纸废液中制备改性木质素的方法。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现:
一种从造纸废液中制备改性木质素的方法,具体包括以下步骤:
步骤1)将称量好的造纸废液加入反应釜中进行升温,升温至60℃-80℃,加入甲醛,反应40min-100min;
步骤2)升温至80℃-100℃,加入苯酚,反应80min-160min;
步骤3)反应完成后进行水洗抽滤和烘干,制得改性木质素。
进一步的,按质量份数计,包括以下原料:
造纸废液300份
苯酚3份-30份
甲醛3份-30份。
进一步的,步骤1)中的所述造纸废液为造纸厂化学浆造纸废液,pH≥12,固含量≥10%。
进一步的,步骤3)中所述水洗抽滤进行2-5遍。
进一步的,步骤3)中所述烘干温度为60℃-90℃。
本发明的另一个目的是上述任意一种从造纸废液中制备改性木质素的方法制备得到的改性木质素。
本发明的突出效果为:
本发明的一种从造纸废液中制备改性木质素的方法,以及本发明制得的改性木质素可用于材料加工填充助剂,具有以下优点:
1.改性木质素分子量相对变小,在橡胶基体中的分散效果得到改善;
2.改性木质素因苯环密度提高,在橡胶基体具有较强的补强功能和较好的反应活性,增加韧性方面有一定改善;
3.改性木质素替代部分炭黑作为轮胎的填充材料,由于其本身自带的醚键、甲氧基等含氧基团可以吸收紫外线,提高了橡胶基体的抗紫外老化性能;
4.本发明对造纸废液进行资源化利用,符合目前绿色发展的理念,缓解环保压力;
5.本发明利用造纸废液自身的碱性作为催化剂,减少成本投入。
以下便结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步的详述,以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明,但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得。
实施例1
本实施例的一种从造纸废液中制备改性木质素的方法,包括以下步骤:
步骤1)按质量份数计,将称量好的300份造纸废液加入反应釜中进行升温,升温至60℃,加入3份甲醛,反应70min;
步骤2)升温至90℃,加入15份苯酚,反应80min;
步骤3)反应完成后进行水洗抽滤2遍,在60℃进行烘干,制得改性木质素。
其中,造纸废液为造纸厂化学浆造纸废液,pH为12,固含量为10%。
实施例2
本实施例的一种从造纸废液中制备改性木质素的方法,包括以下步骤:
步骤1)按质量份数计,将称量好的300份造纸废液加入反应釜中进行升温,升温至70℃,加入15份甲醛,反应100min;
步骤2)升温至100℃,加入3份苯酚,反应120min;
步骤3)反应完成后进行水洗抽滤4遍,在70℃进行烘干,制得改性木质素。
其中,造纸废液为造纸厂化学浆造纸废液,pH为12,固含量为10%。
实施例3
本实施例的一种从造纸废液中制备改性木质素的方法,包括以下步骤:
步骤1)按质量份数计,将称量好的300份造纸废液加入反应釜中进行升温,升温至80℃,加入30份甲醛,反应100min;
步骤2)升温至80℃,加入30份苯酚,反应160min;
步骤3)反应完成后进行水洗抽滤5遍,在90℃进行烘干,制得改性木质素。
其中,造纸废液为造纸厂化学浆造纸废液,pH为12,固含量为10%。
实验例
将实施例1-3制备得到的改性木质素进行粉碎,破碎到粒径10μm以下,在橡胶轮胎中1:1替代部分炭黑作为轮胎的填充材料。以下数据为将实施例1-3改性木质素10份填充进天然橡胶基础配方中得到的橡胶与作为对比例的现有技术中的橡胶的力学强度和紫外老化后的力学强度。
实施例1-3添加改性木质素的橡胶配方:NR100份,硫磺2.75份,促进剂M0.75份,氧化锌5份,硬脂酸3份,防老剂RD1份,炭黑40份,改性木质素10份;143℃硫化30min。
对比例现有技术的橡胶配方:NR100份,硫磺2.75份,促进剂M0.75份,氧化锌5份,硬脂酸3份,防老剂RD1份,炭黑50份;143℃硫化30min。
紫外老化条件:8小时干燥,4小时凝露,温度60℃±3℃,光照强度0.76。
由上述实验结果可见:
1.改性木质素分子量相对变小,在橡胶基体中的分散效果得到改善;
2.改性木质素因苯环密度提高,在橡胶基体具有较强的补强功能和较好的反应活性,增加韧性方面有一定改善;
3.改性木质素替代部分炭黑作为轮胎的填充材料,由于其本身自带的醚键、甲氧基等含氧基团可以吸收紫外线,提高了橡胶基体的抗紫外老化性能。
本发明尚有多种实施方式,凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案,均落在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种从造纸废液中制备改性木质素的方法,其特征在于具体包括以下步骤:
步骤1)将称量好的造纸废液加入反应釜中进行升温,升温至60℃-80℃,加入甲醛,反应40min-100min;
步骤2)升温至80℃-100℃,加入苯酚,反应80min-160min;
步骤3)反应完成后进行水洗抽滤和烘干,制得改性木质素。
2.根据权利要求1所述的一种从造纸废液中制备改性木质素的方法,其特征在于:按质量份数计,包括以下原料:
造纸废液300份
苯酚3份-30份
甲醛3份-30份。
3.根据权利要求1所述的一种从造纸废液中制备改性木质素的方法,其特征在于:步骤1)中的所述造纸废液为造纸厂化学浆造纸废液,pH≥12,固含量≥10%。
4.根据权利要求1所述的一种从造纸废液中制备改性木质素的方法,其特征在于:步骤3)中所述水洗抽滤进行2-5遍。
5.根据权利要求1所述的一种从造纸废液中制备改性木质素的方法,其特征在于:步骤3)中所述烘干温度为60℃-90℃。
6.根据权利要求1-5中任意一种从造纸废液中制备改性木质素的方法制备得到的改性木质素。
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GR01 | Patent grant | ||
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