木质素磺酸盐快速丁酰化改性方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种木质素酯化改性方法，更具体地说涉及一种在丁酸酐-氯化胆碱中快速丁酰化改性木质素磺酸盐的方法，属于天然高分子材料高效利用领域。
【背景技术】
[0002]木质素是一种高度无定形的复杂酚类聚合物，与纤维素、半纤维素构成植物细胞壁的主要骨架。全球每年由植物生长可产生约1500亿吨木质素资源，其在自然界中的含量仅次于纤维素和壳聚糖，位于第三位。到目前为止，木质素多被用作钻井液处理剂、混凝土减水剂、木材胶黏剂等或通过燃烧形式被作为低值能源利用。将木质素与石油基聚合物基体复合制备新型合成材料是一种高效充分利用木质素副产物的方法，木质素在其中可作为共聚物或共聚物的添加剂等。然而，由于木质素与石油基聚合物材料之间存在固有的物理和化学性质差异，两者之间的相容性非常差。例如，研究发现木质素在聚丙烯基体中会发生非均相成核现象等(Journal of Applied Polymer Science, 2004，91:1435-1442)。
[0003]酯化改性作为一种常规的降低木质素极性的方法，可提高木质素与石油基聚合物材料的相容性。研究发现，丁酰化改性后的木质素可完全溶于非极性溶剂苯乙烯中，且添加5wt %的丁酰化木质素可提高复合材料的弯曲强度达40 % (Composites:PartA, 2004，35:327-338 ;B1macromolecules，2005，6:1895-1905)。此外，研究发现，丁酰化改性还可以提高木质素的抗紫外老化性能(Polymer Degradat1n andStability, 2006，91:816-822)。然而，传统的木质素丁酰化改性通常需要添加高毒性的咪唑类催化剂促进反应的进行(Composites:Part A, 2004，35:327-338)。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种快速高效丁酰化改性木质素磺酸盐的方法，该方法绿色环保、成本低。改性后的木质素磺酸盐可作为合成聚合物材料的共聚物或聚合物的添加剂坐寸。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]一种在丁酸酐/氯化胆碱中快速丁酰化改性木质素磺酸盐的方法，具体步骤为:按照质量比木质素磺酸盐:氯化胆碱:丁酸酐为(20-50): (1-20):100的比例，将木质素磺酸盐和氯化胆碱加入到丁酸酐中，油浴条件下，磁力搅拌规定的时间，反应完成后在冷水浴中淬没反应，将混合物倒入到抗溶剂中，过滤、洗涤、干燥，得到丁酰化改性木质素磺酸盐。
[0007]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°C下真空干燥12h。
[0008]2.所述的方法，其中，反应温度为90_150°C，反应时间为5_30min。
[0009]3.所述的方法，其中，抗溶剂为乙醇，且丁酸酐和抗溶剂的质量比为1: (5-50)。
[0010]本发明的有益效果是:
[0011]1.在不添加任何有害催化剂的条件下实现木质素磺酸盐的快速丁酰化改性，具有成本低、安全环保等优点；
[0012]2.木质素磺酸盐丁酰化改性后极性降低，从而可提高与合成聚合物基体的相容性。
【附图说明】
[0013]图1是木质素磺酸盐在丁酸酐-氯化胆碱中的反应原理图。
[0014]图2为木质素磺酸盐、对比例和实施例1、2、3中改性木质素磺酸盐的红外谱图。实施例中改性木质素磺酸盐的红外谱图与木质素磺酸盐、对比例中改性木质素磺酸盐的红外谱图相比，3362cm1附近的羟基(0-H)吸收峰强度降低且发生蓝移，2935cm 1附近的甲基和亚甲基碳氢(C-Η)伸缩振动吸收强度、1732cm1处酯基的羰基(C = 0)吸收强度以及1134cm1处代表碳氧(C-0)的吸收峰强度都有所提高，说明实验条件下在丁酸酐中木质素磺酸盐不能发生丁酰化反应，而在丁酸酐-氯化胆碱中发生了明显的酯化反应。
【具体实施方式】
[0015]以下通过具体实施例对本发明进行说明，但不以任何形式限定本发明。
[0016]对比例
[0017]称取8g 丁酸酐加入到反应瓶中，加入2g干燥的木质素磺酸盐，在120°C条件下磁力搅拌20min，冷却后将反应产物逐滴添加到10倍质量的乙醇中，减压抽滤，滤渣用乙醇充分洗涤，60°C下干燥12h，得到丁酰化改性木质素磺酸盐。
[0018]实施例1
[0019]称取8g 丁酸酐加入到反应瓶中，加入2g干燥的木质素磺酸盐和0.4g氯化胆碱，在120°C条件下磁力搅拌lOmin，冷却后将反应产物逐滴添加到10倍质量的乙醇中，减压抽滤，滤渣用乙醇充分洗涤，60°C下干燥12h，得到丁酰化改性木质素磺酸盐。
[0020]实施例2
[0021]称取8g 丁酸酐加入到反应瓶中，加入2g干燥的木质素磺酸盐和0.8g氯化胆碱，在120°C条件下磁力搅拌5min，冷却后将反应产物逐滴添加到10倍质量的乙醇中，减压抽滤，滤渣用乙醇充分洗涤，60°C下干燥12h，得到丁酰化改性木质素磺酸盐。
[0022]实施例3
[0023]称取8g 丁酸酐加入到反应瓶中，加入2g干燥的木质素磺酸盐和0.8g氯化胆碱，在120°C条件下磁力搅拌lOmin，冷却后将反应产物逐滴添加到10倍质量的乙醇中，减压抽滤，滤渣用乙醇充分洗涤，60°C下干燥12h，得到丁酰化改性木质素磺酸盐。
【主权项】
1.一种木质素磺酸盐快速丁酰化改性方法，其特征在于，按照质量比木质素磺酸盐:氯化胆碱:丁酸酐为(20-50): (1-20):100的比例，将木质素磺酸盐和氯化胆碱加入到丁酸酐中，油浴条件下，磁力搅拌规定的时间，反应完成后在冷水浴中淬没反应，将混合物倒入到抗溶剂中，过滤、洗涤、干燥，得到丁酰化改性木质素磺酸盐。2.根据权利要求1所述的木质素磺酸盐快速丁酰化改性方法，其特征在于反应前将木质素磺酸盐和氯化胆碱在50-60°C条件下真空干燥12h。3.根据权利要求1所述的木质素磺酸盐快速丁酰化改性方法，其特征在于反应温度为90-150°C，反应时间为 5-30min。4.根据权利要求1所述的木质素磺酸盐快速丁酰化改性方法，其特征在于抗溶剂为乙醇，且丁酸酐和抗溶剂的质量比为1:(5-50)。
【专利摘要】本发明提供一种木质素磺酸盐快速丁酰化改性方法，该方法包括以下步骤：将木质素磺酸盐和氯化胆碱加入到丁酸酐中，油浴条件下磁力搅拌规定的时间；反应结束后，在冷水浴中冷却混合物至室温，倒入抗溶剂中；过滤、洗涤、干燥，得到丁酰化改性木质素磺酸盐。本发明利用丁酸酐-氯化胆碱对木质素磺酸盐进行丁酰化改性，操作方法简单、费用低、安全环保，符合绿色生产的要求，改性后木质素磺酸盐的极性降低，可进一步改善与合成高分子聚合物基体的相容性。
【IPC分类】C08H7/00
【公开号】CN105461936
【申请号】CN201410465535
【发明人】李利芬, 胡英成
【申请人】东北林业大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2014年9月12日