专利名称：一种用木质素磺酸盐制备表面活性剂的方法
技术领域：
本发明涉及一种用木质素磺酸盐制备表面活性剂的方法。
木质素是植物纤维原料中的主要成分之一。在制浆造纸工业中，植物纤维原料中的木质素溶解于蒸煮液，形成木质素磺酸盐或碱木素。这两种工业木质素是制浆造纸工业的重要副产物，目前对它们的利用还很不充分。工业木质素具有分散、粘合和表面活性等多方面的性质，现已用作分散剂、水泥减水剂、粘合剂，也可用于表面活性剂采油的牺牲剂等。但是，木质素表面活性较差，尚不能单独用作表面活性剂。若希望将它们制成高效的表面活性剂，还需经过一系列的化学改性。例如，以碱木素为原料进行磺甲基化，引入亲水的磺酸基和亲油的甲基，增加亲水亲油官能团，可以使碱木素具有一定的表面活性，但这样的改性对改善表面活性所起的作用相当有限。木质素磺酸盐分子上含有亲水的磺酸基、亲油的苯环和烷基侧链，因此表面活性高于碱木素，但由于分子内缺乏结构较规整的亲油基团，故表面活性仍较差，通常只能与其它表面活性剂复配成复合表面活性剂。例如，Kalfoglou等将木质素磺酸盐与烷基苯磺酸盐等混合使用，可以减少表面活性剂体系中烷基苯的用量。但在复合表面活性剂中，木质素磺酸盐只能起到助表面活性剂的作用，而起到大幅度降低表面张力和界面张力作用的，主要仍是石油磺酸盐等合成表面活性剂。
对木质素磺酸盐进行烷基化，可以增强提高其表面活性。较早使用的烷基化方法有用硫酸二甲酯进行甲基化，或用重氮甲烷进行甲基化。不过这种方法引入的烷基碳链很短，无法起到增加木质素磺酸盐亲油性的作用，而且所用试剂昂贵，反应条件苛刻，不具备实用价值。Meister等人以木质素磺酸盐与乙烯基单体共聚，向木质素分子引入烷基链，可以增加木质素磺酸盐的亲油性(J.Appl.Polym.Sci.1984年第29卷第3457页)。但另外一些向木质素引入侧链的方法，例如使木质素磺酸盐与环氧丙烷共聚，则并不能增加木质素的表面活性，而是将木质素制成工程塑料的预聚物(J.Appl.Polym.Sci.,1984年，29卷，1113页)。
本发明的目的是提供一种用木质素磺酸盐制备表面活性剂的方法，通过对木质素磺酸盐进行化学改性，大幅度提高其表面活性。
本发明以卤代烷烃为烷基化试剂，向木质素磺酸盐分子上引入较长的烷基链。木质素磺酸盐烷基化的方法是将木质素磺酸盐溶解在水中，用碱调节pH值至10～12，加入占木质素磺酸盐重量20％～40％的含8～16个碳原子的卤代直链烷烃，密封后加热，升温至130～170℃，反应1～3h后自然冷却出料。
所用木质素磺酸盐通常为木素磺酸钠或木素磺酸钙，前者性能优于后者。
卤代烃为含8～16个碳原子的卤代直链烷烃，其中优选含12～16个碳原子的溴代直链烷烃。碘代烷烃虽反应活性较高，但因成本较高，不直使用。支链烷烃虽然可以与木质素磺酸盐发生反应，但产物水溶液的表面张力较高，因此不适合用于制备表面活性剂。
用本发明制成的烷基化木质素磺酸盐具有较好的两亲性，在水和油中都有很高的溶解度，而且表面活性大大增强。在室温下，1％重量百分含量的烷基化表面活性剂溶液的表面张力可降至36mN/m，该溶液与石油之间的界面张力可降至10-3mN/m。
经过烷基化改性后的木质素磺酸盐可以直接作为主表面活性剂使用，也可同其他表面活性剂协同使用，以获得更好的降低油水界面张力的效果。这种表面活性剂用于三次采油，可以单独使用，也可以和碱、聚合物等配合使用，起到提高原油的采收率的作用。
实施例1将10g木质素磺酸钠溶解于50mL水中，加入氢氧化钠，调节pH值至10，加入4g溴代十六烷，将上述反应混合物加入高压釜中，通氮驱走反应器中氧气，然后密封反应器并升温至150℃，在此温度下反应3h后，冷却至室温出料。产物为深棕色液体。
实施例2将10g木质素磺酸钙溶解于50mL水中，加入氢氧化钠，调节pH值至10，加入4g溴代十二烷，将上述反应混合物加入高压釜中，通氮气驱走反应器中氧气，密封后，升温至130℃，在此温度下反应3h后，冷却至室温出料。产物为深棕色液体。
实施例3将10g木质素磺酸钠溶解于50mL水中，加入氢氧化钠，调节pH至10，然后加入2.5g溴代十六烷，将上述混合物加到高压釜中，通氮气驱走反应器中的氧气，密封后，升温至150℃，在此温度下反应2.5h，冷却至室温出料。产物为深棕色液体。
实施例4将10g木质素磺酸钙溶解于50mL水中，加入氢氧化钠，调节pH至10，然后加入2.5g溴代壬烷，将上述混合物加到高压釜中，通氮气驱走反应器中的氧气，密封后，升温至150℃，在此温度下反应2h，冷却至室温出料。产物为深棕色液体。
权利要求
1.一种用木质素磺酸盐制备表面活性剂的方法，其特征在于以卤代烷烃为烷基化试剂，向木质素磺酸盐分子上引入烷基链，其烷基化的方法是将木质素磺酸盐溶解在水中，调节pH值至10～12，加入占木质素磺酸盐重量20％～40％的含8～16个碳原子的卤代直链烷烃，密封后加热，升温至130～170℃，反应1～3h后自然冷却出料。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠。
3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述卤代直链烷烃为含12～16个碳原子的溴代直链烷烃。
全文摘要
本发明涉及一种用木质素磺酸盐制备表面活性剂的方法,其以卤代烷烃为烷基化试剂,向木质素磺酸盐分子上引入烷基链,其烷基化的方法是将木质素磺酸盐溶液的pH值调节至10～12,加入占木质素磺酸盐重量20%～40%的含8～16个碳原子的卤代直链烷烃,密封后加热至130～170℃,反应1～3h后冷却出料。用本发明制成的烷基化木质素磺酸盐具有较好的两亲性,在水和油中都有很高的溶解度,而且表面活性大大增强。
文档编号B01F17/50GK1304950SQ0013081
公开日2001年7月25日 申请日期2000年11月22日 优先权日2000年11月22日
发明者卢卓敏, 谌凡更, 韦汉道 申请人:中国科学院广州化学研究所