JPH0532686A - Sulfonated lignin and its preparation - Google Patents

Sulfonated lignin and its preparation

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JPH0532686A
JPH0532686A JP3216444A JP21644491A JPH0532686A JP H0532686 A JPH0532686 A JP H0532686A JP 3216444 A JP3216444 A JP 3216444A JP 21644491 A JP21644491 A JP 21644491A JP H0532686 A JPH0532686 A JP H0532686A
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lignin
sulfonated
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sulfuric acid
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ピーター・デイリング
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Abstract

PURPOSE: To obtain sulfonated lignin that exhibits superior water solubility in all pH ranges and to provide its preparation method.
CONSTITUTION: Lignin raw material is allowed to react with fuming sulfuric acid by dissolving the former in the latter. The reaction temp. is maintained at below 40°C. The lignin raw material may be sulfonated lignin or unsulphonated lignin. In the thus obtained sulfonated lignin, at least 4.2 moles of sulfonic acid is bonded organically per 1000 g of the lignin raw material.
COPYRIGHT: (C)1993,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は化学調合物に対する添
加剤として適したスルホン化リグニン及びその製造方法
に関する。さらに詳しくは、この発明はスルホン化率が
高く、水性溶媒に対して全pH域においてほぼ完全な溶解
性を示すスルホン化リグニンに関する。
This invention relates to sulfonated lignin suitable as an additive to chemical formulations and a process for its preparation. More specifically, the present invention relates to a sulfonated lignin having a high sulfonation rate and exhibiting almost complete solubility in an aqueous solvent in the entire pH range.

【0002】[0002]

【従来の技術】リグニンは植物や木材中に含まれるセル
ロースに伴って生ずる複雑かつ大きな分子量を有する天
然の高分子である。リグニンは製紙工業における二つの
主要な方法、すなわち亜硫酸塩法及びクラフト法によっ
て得られるセルロースの副産物として取り出される。亜
硫酸塩法においては、リグニンは直接スルホン化によっ
て木材パルプのセルロース部から可溶化される。一方、
クラフト法はアルカリ分解機構に基づいている。この分
解機構はリグニン重合体内のベータアリルエーテル結合
を解裂させ、それによってフェノール基やカルボキシル
基を生成させるものである。クラフトリグニンはフェノ
ールグループのpKa 以下のpH値まで酸性化することによ
ってクラフト法の黒液から沈澱分離される。
BACKGROUND OF THE INVENTION Lignin is a naturally occurring polymer having a complex and large molecular weight, which occurs with cellulose contained in plants and wood. Lignin is extracted as a by-product of cellulose obtained by two major processes in the paper industry, the sulfite process and the Kraft process. In the sulfite method, lignin is solubilized from the cellulose portion of wood pulp by direct sulfonation. on the other hand,
The Kraft method is based on the alkali decomposition mechanism. This decomposition mechanism is to cleave the beta allyl ether bond in the lignin polymer, thereby generating a phenol group and a carboxyl group. Kraft lignin is precipitated and separated from Kraft black liquor by acidification to pH values below the pKa of the phenol group.

【0003】リグニンを沈澱させる条件によっては、沈
澱するリグニンの形態は遊離酸リグニン又はリグニン塩
として得られる。リグニンが高いpH値(約9.5−1
0)で沈澱された場合には、リグニンは塩として得られ
る。このリグニンをさらに洗浄処理して低pH値(約2−
5)まで酸性化し、さらに塩及びアシュ生成成分が遊離
状態になるまで洗浄すると、A−リグニンとして知られ
る遊離リグニンが得られる。リグニンの一価の塩(アル
カリ金属塩やアンモニウム塩)は水溶性であるが、遊離
酸リグニンやリグニンの多価の金属塩は不水溶性であ
る。
Depending on the conditions under which the lignin is precipitated, the precipitated form of lignin is obtained as the free acid lignin or lignin salt. Lignin has a high pH value (about 9.5-1
When precipitated in 0), lignin is obtained as a salt. This lignin is further washed to obtain a low pH value (about 2-
Acidification to 5) and further washing until the salt and ash-forming components are free, yields free lignin known as A-lignin. Monovalent salts of lignin (alkali metal salts and ammonium salts) are water-soluble, while free acid lignin and polyvalent metal salts of lignin are water-insoluble.

【0004】リグニン生成物は種々の化学調合物や化学
処理法における添加剤として広く使用されている。リグ
ニンは化学活性が高いので、界面活性剤、増量剤(exten
der)、分散剤、強化剤、吸収剤、バインダ、金属イオン
封鎖剤、乳化剤、エマルジョン安定化剤等として用いら
れ、また安定化用及び保護用のコロイドとしても用いら
れる。リグニンは本願の出願人であるウェストヴァコ・
コーポレイションからインジュリン(Indulin) という商
標名で販売されている。スルホン化リグニンすなわちリ
グノスルホナート(特に、そのナトリウム塩)は織物の
染料や印刷用インクの顔料の添加剤及び分散剤として広
く用いられている。このようなスルホン化リグニンは上
記ウェストヴァコ・コーポレイションからポリフォン(P
olyfon)及びリアックス(LEAX)という商標名で長年にわ
たって販売されている。リグニンのスルホン化率は色々
なpH値における水溶性に影響を与える因子である。たと
えば、スルホン化リグニンのナトリウム塩は一般にアル
カリ域(高pH域)において水溶性を示すが、酸性域(低
pH域)においては不水溶性である。
Lignin products are widely used as additives in various chemical formulations and chemical processing methods. Since lignin has high chemical activity, it can be used as a surfactant or extender (exten
der), dispersant, toughener, absorbent, binder, sequestering agent, emulsifier, emulsion stabilizer, etc., and also as a colloid for stabilization and protection. Lignin is the applicant of this application, Westvaco
It is sold by the corporation under the trade name Indulin. Sulfonated lignins or lignosulfonates (particularly their sodium salts) are widely used as additives and dispersants for textile dyes and printing ink pigments. Such sulfonated lignin is available from Westvaco Corporation
It has been sold for many years under the trade names of olyfon and LEAX. The sulfonation rate of lignin is a factor that affects the water solubility at various pH values. For example, the sodium salt of sulfonated lignin is generally water-soluble in the alkaline range (high pH range), but is acidic (low pH range).
It is insoluble in the pH range.

【0005】クラフト法のリグニン副生成物から得られ
るリグノスルホナートは、リグニンの水溶液をアルカリ
域においてアルデヒドで処理してメチロール化した後、
酸性域において亜硫酸ナトリウム又は重亜硫酸ナトリウ
ムで処理してリグニン分子のフェノール核のメチロール
基をスルホメチル化することによって生成される。リグ
ニン分子の長い側鎖は亜硫酸塩又は重亜硫酸塩で処理す
ることによってもスルホン化され得る。
The lignosulfonate obtained from the lignin by-product of the Kraft process is a methylol solution obtained by treating an aqueous solution of lignin with an aldehyde in an alkaline region,
It is produced by treatment with sodium sulfite or sodium bisulfite in an acidic region to sulfomethylate the methylol group of the phenol nucleus of the lignin molecule. The long side chains of lignin molecules can also be sulfonated by treatment with sulfite or bisulfite.

【0006】化学調合物の添加剤及び分散剤として適し
たナフチレンスルホナートはナフチレンを硫酸でスルホ
ン化することによって生成されている。ベンゼンその他
の芳香族化合物は濃硫酸でスルホン化され得るが、反応
中に水の含有量が増大するので、スルホン化率は減少
し、反応速度は水の含有量の2乗に反比例する。酸の濃
度が一定の値(化合物の種類によって異なり、ベンゼン
の場合78%である)に達すると反応は停止する。
Naphthylene sulfonates suitable as additives and dispersants in chemical formulations have been produced by sulfonation of naphthylene with sulfuric acid. Benzene and other aromatic compounds can be sulfonated with concentrated sulfuric acid, but as the water content increases during the reaction, the sulfonation rate decreases and the reaction rate is inversely proportional to the square of the water content. The reaction is stopped when the acid concentration reaches a certain value (depending on the type of compound, 78% for benzene).

【0007】スルホン化反応を完遂させるための方法に
関する研究が数多く成されてきた。その一つは、反応中
に生成される水を除去し、炭化水素及び酸を使用する方
法である。リグニンは様々な濃度の硫酸、ガス状三酸化
硫黄、発煙硫酸等で処理されてスルホン化されるが、こ
の処理によって生成されるスルホン化リグニンは充分な
水溶性を有しておらず、化学調合物の調製における添加
剤として適したものではなかった。このように、リグニ
ンを硫酸でスルホン化するという従来の方法は、分散剤
及び添加剤として適した水溶性リグニン生成物を生成さ
せるための方法としては適さない。
Much research has been done on methods for completing the sulfonation reaction. One of them is a method of removing water generated during the reaction and using a hydrocarbon and an acid. Lignin is treated with various concentrations of sulfuric acid, gaseous sulfur trioxide, fuming sulfuric acid, etc. to be sulfonated, but the sulfonated lignin produced by this treatment does not have sufficient water solubility and is chemically prepared. It was not suitable as an additive in the preparation of products. Thus, the conventional method of sulfonating lignin with sulfuric acid is not suitable as a method for producing a water-soluble lignin product suitable as a dispersant and an additive.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は化学
調合物の添加剤として適したスルホン化リグニンの生成
方法、すなわち、全pH域においてほぼ完全な水溶性を示
すとともにスルホン化率も高いスルホン化リグニンの生
成方法を提供することである。
The object of the present invention is to provide a method for producing a sulfonated lignin suitable as an additive for chemical preparations, that is, a sulfone having almost complete water solubility and a high sulfonation rate in the entire pH range. A method for producing activated lignin is provided.

【0009】この発明の別の目的はリグニンを発煙硫酸
で直接スルホン化することによって水溶性のスルホン化
リグニンを生成させる方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a method for producing a water-soluble sulfonated lignin by directly sulfonation of lignin with fuming sulfuric acid.

【0010】この発明の別の目的は発煙硫酸を用いてリ
グニンのスルホン化率を増大させることによって水溶性
のスルホン化リグニンを生成させる方法を提供すること
である。
Another object of the present invention is to provide a method for producing a water-soluble sulfonated lignin by increasing the sulfonation rate of lignin using fuming sulfuric acid.

【0011】この発明のさらに別の目的は化学調合物の
添加剤として適したスルホン化リグニンを提供すること
である。
Yet another object of this invention is to provide a sulfonated lignin suitable as an additive in chemical formulations.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】リグニン原料は発煙硫酸
(すなわち、三酸化硫黄を含む濃硫酸)と反応される。
反応温度は40°C以下(好ましくは20°C以下)に
保持される。この反応により、化学調合物の添加剤とし
て使用可能なほぼ完全な水溶性を示すとともにスルホン
化率の高いスルホン化リグニン(リグノスルホナート)
が生成される。このスルホン化リグニンはリチウム塩、
ナトリウム塩、カルシウム塩、アンモニウム塩及びアミ
ン塩より成る群から選択される化合物で中和され、スル
ホン化リグニンのアルカリ金属塩に転換される。
The lignin feedstock is reacted with fuming sulfuric acid (ie concentrated sulfuric acid containing sulfur trioxide).
The reaction temperature is maintained at 40 ° C or lower (preferably 20 ° C or lower). By this reaction, sulfonated lignin (lignosulfonate), which is almost completely water-soluble and has a high sulfonation rate, can be used as an additive for chemical formulations.
Is generated. This sulfonated lignin is a lithium salt,
It is neutralized with a compound selected from the group consisting of sodium salt, calcium salt, ammonium salt and amine salt and converted to the alkali metal salt of sulfonated lignin.

【0013】リグニン(クラフトリグニン等の硫酸塩リ
グニンの場合)を硫酸で処理することによって、リグニ
ン原料1000g当たり少なくとも4.2モルの割合で
有機的に結合したスルホン酸を含む水溶性のスルホン化
リグニンが生成されることが判った。原料のリグニンが
スルホン化されていないリグニンである場合、このよう
なリグニンが発煙硫酸によってスルホン化されると生成
物は少なくとも4.2モルの割合で有機的に結合したス
ルホン酸を含む。一方、原料のクラフトリグニンがホル
ムアルデヒド及び亜硫酸塩又は重亜硫酸塩によって予め
スルホメチル化されたリグニンである場合には、このよ
うなリグニンが発煙硫酸によって処理されると、スルホ
ン化率がさらに向上されたリグニン生成物が生成され
る。このリグニン生成物はリグニン原料1000g当た
り最高4.7モルの有機的に結合したスルホン酸を含ん
でいる。また、このリグニン生成物全pH域でほぼ完全な
水溶性を示す。
By treating lignin (in the case of sulfate lignin such as Kraft lignin) with sulfuric acid, water-soluble sulfonated lignin containing sulfonic acid organically bonded at a ratio of at least 4.2 mol per 1000 g of lignin raw material. Was found to be generated. If the starting lignin is a non-sulphonated lignin, then when such lignin is sulphonated by fuming sulfuric acid the product will contain at least 4.2 moles of organically bound sulphonic acid. On the other hand, when the raw material kraft lignin is lignin previously sulfomethylated with formaldehyde and sulfite or bisulfite, when such lignin is treated with fuming sulfuric acid, the sulfonation rate is further improved. A product is produced. The lignin product contains up to 4.7 moles of organically bound sulfonic acid per 1000 grams of lignin feed. In addition, this lignin product shows almost complete water solubility in the entire pH range.

【0014】[0014]

【実施例】予めスルホメチル化もしくはスルホン化され
たリグニンも全くスルホン化されていないリグニンも、
発煙硫酸(三酸化硫黄を含む濃硫酸)で処理することに
よってスルホン化され得る。この反応は40°C以下
(望ましくは20°C以下)の温度で、充分な時間をか
けて行われる。この反応によって得られるスルホン化リ
グニンは全pH域でほぼ完全な水溶性を示す。
Examples Examples of lignin that has been previously sulfomethylated or sulfonated, and lignin that has not been sulfonated at all,
It can be sulfonated by treatment with fuming sulfuric acid (concentrated sulfuric acid containing sulfur trioxide). This reaction is carried out at a temperature of 40 ° C or lower (preferably 20 ° C or lower) for a sufficient time. The sulfonated lignin obtained by this reaction is almost completely water-soluble in the entire pH range.

【0015】このスルホン化リグニンの水溶性の度合い
はこれらリグニンの酸沈降値又は酸沈澱価を比較するこ
とによって測定できる。なお、リグニンの酸沈降値は
0.5重量%のリグニン溶液37mlに対して50%硫酸
を添加し、沈澱が生成されるまでに加えられた50%硫
酸のグラム数で表される。以下に本願発明の方法を実験
例に基づいて説明する。
The degree of water solubility of the sulfonated lignin can be measured by comparing the acid precipitation values or acid precipitation values of these lignins. The acid precipitation value of lignin is represented by the number of grams of 50% sulfuric acid added until 50% sulfuric acid was added to 37 ml of a 0.5% by weight lignin solution to form a precipitate. The method of the present invention will be described below based on experimental examples.

【0016】実験例 予め乾燥させたA−リグニン(スルホン化されていない
もの)20gを発煙硫酸(30%の三酸化硫黄を含む硫
酸)80gに2時間かけて溶解する。反応の温度は40
°C以下(好ましくは20°C以下)に保持される。な
お、温度の調節はリグニンの添加速度を加減したり、外
部冷却器を用いたりして行われる。10分後、温度を4
0°C以下に保ちながら発煙硫酸/リグノスルホナート
組成物を500gの氷と水の混合物中に注ぐ。過剰の硫
酸を除去するために、完全に溶解されたその溶液を水で
3倍に希釈した後消石灰(Lime)で中和する。この操作は
必要に応じて行う。中和されたスラリーは濾過され、ス
ルホン化反応に関与しなかった硫酸と消石灰との反応に
よって生成される硫酸カルシウムの沈澱が除去される。
そして、濾液中には必要量の炭酸ナトリウムが添加さ
れ、スルホン酸のカルシウム塩がナトリウム塩に転換さ
れる。次に、その結果生成される炭酸カルシウムの沈澱
を濾過によって除去するとともに必要なリグニンの塩を
含有する濾液を回収する。次に、この濾液を従来の乾燥
方法によって乾燥させ、スルホン化リグニンのナトリウ
ム塩を得る。このリグニンのナトリウム塩は全pH域にお
いてほぼ完全な水溶性を示す。
Experimental Example 20 g of previously dried A-lignin (not sulfonated) are dissolved in 80 g of fuming sulfuric acid (sulfuric acid containing 30% of sulfur trioxide) for 2 hours. Reaction temperature is 40
The temperature is kept below ° C (preferably below 20 ° C). The temperature is adjusted by adjusting the addition rate of lignin or using an external cooler. After 10 minutes, increase the temperature to 4
The fuming sulfuric acid / lignosulfonate composition is poured into 500 g of a mixture of ice and water, keeping below 0 ° C. To remove excess sulfuric acid, the completely dissolved solution is diluted 3 times with water and then neutralized with Lime. This operation is performed as needed. The neutralized slurry is filtered to remove the calcium sulfate precipitate produced by the reaction of sulfuric acid and slaked lime that did not participate in the sulfonation reaction.
Then, a necessary amount of sodium carbonate is added to the filtrate to convert the calcium salt of sulfonic acid into a sodium salt. The resulting precipitate of calcium carbonate is then removed by filtration and the filtrate containing the required lignin salt is recovered. Next, the filtrate is dried by a conventional drying method to obtain a sodium salt of sulfonated lignin. This sodium salt of lignin shows almost complete water solubility in the entire pH range.

【0017】多くの種類のリグニンについて発煙硫酸に
よるスルホン化テストを実施し、そうして得られたスル
ホン化リグニンと硫酸でスルホン化されたリグニン生成
物及びスルホン化されていない従来法によるリグニン生
成物とを比較した。試料の比較テストは酸沈降値(溶解
性)とスルホン酸含有量とについて実施された。各種リ
グニン試料について得られた酸沈降値及びスルホン酸含
有量を表1及び表2に示す。
The sulfonation test with fuming sulfuric acid was carried out on many types of lignin, and the sulfonated lignin thus obtained and the lignin product sulfonated with sulfuric acid and the non-sulfonated conventional lignin product were tested. And compared. Comparative tests of the samples were carried out on acid precipitation values (solubility) and sulphonic acid content. The acid precipitation values and sulfonic acid contents obtained for various lignin samples are shown in Tables 1 and 2.

【0018】 [0018]

【表1】 試料No. リグニン 酸沈降値 スルホン酸含有量 (50% 硫酸のグラム数)(リグニン1000グラム 当たりのモル数) 1 インジュリン 0.2 0.0 非スルホン化 2 インジュリン 10.5 1.7 硫酸でスルホン化 (含水率8%) 3 インジュリン 12.5 1.85 硫酸でスルホン化 (含水率2%) 4 インジュリン (沈澱生成なし) 4.35/4.40 発煙硫酸でスルホン化 (含水率8%) 5 リアックス83 9.2 1.6 (スルホメチル化) 6 リアックス83 (沈澱生成なし) 4.35/4.40 (スルホメチル化) 発煙硫酸でスルホン化 7 ポリフォン0 3.4 1.1 Na2SO3でスルホン化 8 ポリフォン0 (沈澱生成なし) 4.25/4.40 (Na2SO3でスルホン化) 発煙硫酸でスルホン化 9 リアックス88 15.0 2.4 スルホン化/ スルホメチル化 [Table 1] Sample No. Lignin acid precipitation value Sulfonic acid content (grams of 50% sulfuric acid) ( moles per 1000 grams of lignin ) 1 Indurin 0.2 0.0 Non-sulfonated 2 Indurin 10.5 1. 7 Sulfonated with sulfuric acid (water content 8%) 3 Indulin 12.5 1.85 Sulfonated with sulfuric acid (water content 2%) 4 Indulin (no precipitation formation) 4.35 / 4.40 Sulfonated with fuming sulfuric acid (water content 8%) 5 Reax 83 9.2 1.6 (sulfomethylated) 6 Reax 83 (no precipitation) 4.35 / 4.40 (sulfomethylated) Sulfonated with fuming sulfuric acid 7 Polyphone 0 3.4 1.1 Sulfonated with Na 2 SO 3 8 Polyphone 0 (No precipitation) 4.25 / 4.40 (Sulfonated with Na 2 SO 3 ) Sulfonated with fuming sulfuric acid 9 Reax 88 15.0 2.4 Sulfonated / sulfomethylated

【0019】 [0019]

【表2】 試料No. リグニン 酸沈降値 スルホン酸含有量 (50% 硫酸のグラム数)(リグニン1000グラム 当たりのモル数) 10 リアックス88 (沈澱生成なし) 4.5 (スルホン化/ スルホメチル化) 発煙硫酸でスルホン化 11 リアックス100M 65 3.1 (スルホン化/ スルホメチル化) 12 リアックス100M (沈澱生成なし) 4.72 (スルホン化/ スルホメチル化) 発煙硫酸でスルホン化 13 バニスパース(Vanisperse)CB 1.7 0.7 (部分脱スルホン化された 亜硫酸リグニン) 14 バニスパース(Vanisperse)CB 95.5 3.3 (部分脱スルホン化された 亜硫酸リグニン) 発煙硫酸でスルホン化 15 リグノゾル(LIGNOSOL)NSX110 10.9 1.83 亜硫酸リグニン 16 リグノゾル(LIGNOSOL)NSX110(沈澱生成なし) 4.1/4.14 亜硫酸リグニン 発煙硫酸でスルホン化 [Table 2] Sample No. Lignin acid sedimentation value Sulfonic acid content (grams of 50% sulfuric acid) ( moles per 1000 grams of lignin ) 10 Reax 88 (no precipitate formation) 4.5 (Sulfonation / sulfomethylation) Sulfonating with fuming sulfuric acid 11 Liax 100M 65 3.1 (sulfonation / sulfomethylation) 12 Liax 100M (no precipitation) 4.72 (sulfonation / sulfomethylation) Sulfonating with fuming sulfuric acid 13 Vanisperse CB 1. 7 0.7 (Partially desulfonated sulphite lignin) 14 Vanisperse CB 95.5 3.3 (Partially desulphonated sulphite lignin) Sulfonated with fuming sulfuric acid 15 Lignosol NSX110 10.9 1.83 Sulfite lignin 16 LIGNOSOL NSX110 (no precipitation) 4.1 / 4.14 Sulfite Sulfonated with Nin fuming sulfuric acid

【0020】表1及び表2に示されるように、試料No.
1−4はリグニン原料としてインジュリン(スルホン化
されていないリグニン)を使用している。試料No.5−
6はリグニン原料としてリアックス83を使用してい
る。これはホルムアルデヒド及び亜硫酸塩でスルホメチ
ル化されたリグニンである。試料No.7−8はリグニン
原料としてポリフォン0を使用している。これはウェス
トヴァコ製のスルホン化リグニン(亜硫酸ナトリウムで
処理したもの)である。試料No.9−10はリグニン原
料としてリアックス88を使用している。これはリグニ
ンを亜硫酸塩又は重亜硫酸塩でメチロール化及びスルホ
ン化することによって得られるスルホン化及びスルホメ
チル化リグニンである。試料No.11−12はリグニン
原料としてウェストヴァコ製のリアックス100Mを使
用している。これはリグニンを亜硫酸塩又は重亜硫酸塩
でメチロール化及びスルホン化することによって得られ
るスルホン化及びスルホメチル化リグニンである。試料
No.13−14はリグニン原料としてバニスパースを使
用している。これは亜硫酸塩法の副生成物である亜硫酸
リグニンを部分的に脱スルホン化して得られるリグニン
である。また、リグノゾル NSX 110はリグノゾル・コー
ポレイション(Lignosol Corporation)製の亜硫酸リグニ
ンである。表1及び表2の試料No.4、6、8、10、
12、14及び16は本願発明の方法により発煙硫酸で
スルホン化されたスルホン化リグニン生成物である。試
料1−12のリグニン原料はクラフト法の副生成物とし
て生成される硫酸リグニンである。試料No.14及び1
6は亜硫酸リグニンに対する本願発明の方法の有効性を
示すものである。これらの表には酸沈降値(試料No. 1
のその値は2であるが、この値はpH約6.5において緩
やかに沈澱を生成する値である)が示されているが、表
から明らかなように、発煙硫酸でスルホン化された硫酸
リグニンは沈澱を生成しない。ただし、バニスパースリ
グニンについては、発煙硫酸でスルホン化すると極めて
高い酸沈降値を示す。これらの結果から、発煙硫酸で処
理することによって生成されたスルホン化リグニンは酸
性及びアルカリ性のいずれのpH域においても優れた水溶
性を示すことがわかる。同様に、試料No.16の発煙硫
酸で処理された亜硫酸リグニンのスルホン酸含有量は発
煙硫酸で処理された硫酸リグニンのスルホン酸含有量よ
りも幾分少ない。なお、試料No.2−4は沈降値及びス
ルホン酸含有率に与える含水率の影響を示すものであ
る。
As shown in Tables 1 and 2, the sample No.
1-4 used indulin (lignin not sulfonated) as a lignin raw material. Sample No. 5-
No. 6 uses Reax 83 as a lignin raw material. This is lignin sulfomethylated with formaldehyde and sulfite. Sample No. Nos. 7 to 8 use polyphone 0 as a lignin raw material. This is Westvaco's sulfonated lignin (treated with sodium sulfite). Sample No. 9-10 uses Reax 88 as a lignin raw material. This is a sulfonated and sulfomethylated lignin obtained by methylolating and sulfonation of lignin with sulfite or bisulfite. Sample No. 11-12 uses West Vaco-made Reax 100M as a lignin raw material. This is a sulfonated and sulfomethylated lignin obtained by methylolating and sulfonation of lignin with sulfite or bisulfite. sample
No. Nos. 13-14 use vanisperth as a lignin raw material. This is lignin obtained by partially desulfonation of sulfite lignin, which is a by-product of the sulfite method. Lignosol NSX 110 is a sulfite lignin manufactured by Lignosol Corporation. Sample Nos. In Table 1 and Table 2 4, 6, 8, 10,
12, 14 and 16 are sulfonated lignin products sulfonated with fuming sulfuric acid by the method of the present invention. The lignin raw material of Samples 1-12 is lignin sulfate produced as a by-product of the Kraft process. Sample No. 14 and 1
No. 6 shows the effectiveness of the method of the present invention for lignin sulfite. Acid precipitation values (Sample No. 1
, Which is 2, which is a value at which a precipitate is gently formed at a pH of about 6.5). However, as is clear from the table, sulfonic acid sulfonated with fuming sulfuric acid is shown. Lignin does not produce a precipitate. However, vanisper lignin shows an extremely high acid precipitation value when sulfonated with fuming sulfuric acid. From these results, it can be seen that the sulfonated lignin produced by the treatment with fuming sulfuric acid exhibits excellent water solubility in both acidic and alkaline pH ranges. Similarly, sample No. The sulfonic acid content of the oleum of 16 treated with fuming sulfuric acid is somewhat lower than the sulfonic acid content of the lignin of sulfuric acid treated with fuming sulfuric acid. Sample No. 2-4 shows the influence of the water content on the sedimentation value and the sulfonic acid content.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水溶性を有するスルホン化リグニンの生
成方法であって、クラフト法又は亜硫酸塩法の副生成物
として回収される乾燥状態のリグニン原料を発煙硫酸に
溶解させることによって両者を反応させる段階を含み、
前記反応温度が40°C以下に保持される方法。
1. A method for producing a water-soluble sulfonated lignin, which comprises reacting a dry lignin raw material recovered as a by-product of the Kraft method or the sulfite method by dissolving it in fuming sulfuric acid. Including stages,
A method in which the reaction temperature is maintained at 40 ° C or lower.
【請求項2】 前記反応温度が20°C以下に保持され
る請求項1に記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the reaction temperature is maintained at 20 ° C. or lower.
【請求項3】 生成される前記スルホン化リグニン中の
有機的に結合されたスルホン酸が前記リグニン原料10
00g当たり少なくとも4.2モルである請求項1に記
載の方法。
3. The organically bound sulfonic acid in the sulfonated lignin produced is the lignin feedstock 10.
The method of claim 1, wherein the amount is at least 4.2 mol per 00 g.
【請求項4】 前記リグニン原料がスルホメチル化リグ
ニンであり、生成される前記スルホン化リグニン中の有
機的に結合されたスルホン酸がスルホメチル化リグニン
1000g当たり最大4.7モルである請求項3に記載
の方法。
4. The lignin raw material is sulfomethylated lignin, and the organically bound sulfonic acid in the sulfonated lignin produced is at most 4.7 mol per 1000 g of sulfomethylated lignin. the method of.
【請求項5】 前記生成されたスルホン化リグニンをリ
チウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩
及びアミン塩より成る群から選択されるアルカリ塩で中
和させる段階を有する請求項1に記載の方法。
5. The method of claim 1 including the step of neutralizing the sulfonated lignin produced with an alkali salt selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, ammonium and amine salts. .
【請求項6】 前記リグニン原料が亜硫酸塩又は重亜硫
酸塩で予めスルホン化及び/又はスルホメチル化された
リグニンであり、このリグニンを発煙硫酸に溶解させる
ことによって生成されたスルホン化リグニン溶液が消石
灰で中和された後濾過され、その濾液を炭酸ナトリウム
と反応させることによってスルホン化リグニンがスルホ
ン化リグニンのナトリウム塩に転換され、さらにこの溶
液を濾過することによって沈澱生成した炭酸カルシウム
が除去される請求項1に記載の方法。
6. The lignin raw material is lignin presulfonated and / or sulfomethylated with sulfite or bisulfite, and the sulfonated lignin solution produced by dissolving this lignin in fuming sulfuric acid is slaked lime. After neutralization and filtration, the sulfonated lignin is converted to the sodium salt of sulfonated lignin by reacting the filtrate with sodium carbonate, and the precipitated calcium carbonate is removed by filtering the solution. The method according to Item 1.
【請求項7】 クラフト法又は亜硫酸塩法の副生成物と
して回収される乾燥状態のリグニン原料を発煙硫酸にそ
の温度を40°C以下に保持した状態で溶解させること
によって生成され、リグニン原料1000g当たり少な
くとも4.2モルの有機的に結合されたスルホン酸を含
有するとともに全pH域においてほぼ完全な水溶性を示す
スルホン化リグニン。
7. A lignin raw material 1000 g produced by dissolving a dry lignin raw material recovered as a by-product of the Kraft method or the sulfite method in fuming sulfuric acid while maintaining the temperature at 40 ° C. or lower. A sulfonated lignin which contains at least 4.2 mol of organically bound sulfonic acid per unit and is almost completely water-soluble in the entire pH range.
【請求項8】 前記乾燥状態のリグニン原料がスルホメ
チル化リグニンであり、このリグニン原料に結合される
スルホン酸がリグニン原料1000g当たり最高4.7
モルである請求項7に記載のスルホン化リグニン。
8. The dried lignin raw material is sulfomethylated lignin, and the sulfonic acid bound to the lignin raw material is at most 4.7 per 1000 g of the lignin raw material.
The sulfonated lignin according to claim 7, which is molar.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012511918A (en) * 2008-12-17 2012-05-31 ボレガード インダストリーズ リミテッド ノルゲ Lignocellulosic biomass conversion

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