一種烷烴橋聯的木質素基聚合物及其制備方法與應用技術

本發明專利技術公開了一種烷烴橋聯的木質素基聚合物及其制備方法與應用。該制備方法是將木質素磺酸鹽溶于水，加入堿類物質，再將多鹵代烷烴單體或帶芳香環的多鹵代烷烴單體加入反應液，進行橋聯聚合獲得高分子量的木質素基聚合物。所制備的木質素基聚合物重均分子量可達10000Da～500000Da，同時具有較低的分子量分散度。本發明專利技術產品原料成本較低，來源豐富，且工藝容易操作，用于水煤漿和二氧化鈦漿體中，低摻量下可大幅度改善其分散性能,是一種具有廣泛應用前景的新型木質素基聚合物。

【技術實現步驟摘要】
一種烷烴橋聯的木質素基聚合物及其制備方法與應用
本專利技術涉及一種木質素基聚合物，特別是涉及一種烷烴橋聯的木質素基聚合物及其制備方法，本專利技術還涉及烷烴橋聯的木質素基聚合物在水煤漿和二氧化鈦等懸浮體系中的應用。
技術介紹
木質素是從造紙工業堿法制漿黑液中回收的產物，其分子結構中存在多種活性基團，如芳香基、酚羥基、醇羥基、甲氧基、羰基、羧基、共軛雙鍵等，可以進行多樣化的化學改性反應。常見的改性方法是通過磺化有效地提高木質素的水溶性，但單獨磺化并沒有提高木質素的分子量，不能最大限度地提高其應用性能。分子量是木質素基水溶性聚合物的一個重要的結構指標之一，是影響其產品應用性能的重要因素，所以在提高木質素基水溶性聚合物的水溶性的同時，提高其分子量顯得尤其重要。目前對木質素進行改性的方法常見的有甲醛/丙酮縮聚法、接枝共聚法、烷氧化反應法、烷基化反應和酶催化法。(I)甲醛/丙酮縮聚法[CN101322927A;CN101709113A;CNlO 1921639A ;CN102923990A]，這類改性產品分散降黏能力較好，但摻量較高；需要加入大量有毒試劑甲醛，而分子量提高有限。⑵接枝共聚法[CN1054078A ;CN1071436A ;CN1693342A ；CN101440287A ；CN102294199A ;CN103301821A]，這類改性方法是在引發劑的作用下，將不飽和單體接入木質素中，條件要求苛刻，而木質素活性較低，導致接枝率一般不高。(3)烷氧化反應法[US4739040 ;US5095986]，先將木質素在高溫高壓條件下降解為低分子量的木質素酚類 ，再與環氧衍生物發生烷氧基化反應，最后進行磺化反應，可作為驅油劑，這種方法條件要求高且分子量提高有限。(4)烷基化反應，專利[US3407188]采用鹵代烷或烷基硫酸鹽與木質素發生曼尼希反應制備木質素季銨鹽，烷基鏈采用I到4個碳，長鏈鹵代烴則難以進行反應；美國專利[US7691982 ；US4781840]采用鹵代烴、烷基硫酸鹽和環氧衍生物對木質素進行烷基化反應，但目的是為了提高木質素的親油性，可用于驅油劑和浮選劑等；專利[CN1304950A ；CN103254882A ；US4739041 ；US5094295]采用鹵代直鏈烷烴作為烷基化試劑向木質素橫酸鹽分子上引入烷基鏈，提聞木質素的未油性，使其在水和油中都有一定的溶解度，對其分子量影響較小；專利[CN102580610A]優選氯代石蠟對木質素磺酸鹽進行烷基化改性，合成木質素磺酸鹽烷基化改性表面活性劑，在質量濃度為I %的產物水溶液中，表面張力可降至29.299mN/m，但反應條件苛刻，以有機溶劑(醇、酮或醚)和水的混合溶液為溶劑和以堿性有機胺(四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、吡啶或吡啶衍生物)為催化劑，且需要惰性氣體保護下進行反應，不利于其工業化應用。(5)酶催化法，專利[CN103088067A]用過氧化物酶催化合成高分子量木質素磺酸鈉聚合物，制備的木質素磺酸鈉聚合物重均分子量為30000Da~lOOOOODa，提高了對固體顆粒懸浮體系的分散性能，但分散度較大且過氧化物酶的成本較高，使其應用受到了限制。以上對木質素進行改性方法難以制備高分子量的木質素改性產品，如傳統的甲醛縮聚法和烷氧化法等；一些方法達到了高分子量的改性產品，但分散度寬，水溶性變差且成本較高，如接枝共聚法和酶催化法等；已經報道的烷基化改性的目的是為了提高木質素磺酸鹽的親油性，并未能提高其分子量。因此，對木質素進行改性提高分子量的技術制約了木質素基聚合物的開發與應用。通常，研究者認為在木質素或者木質素磺酸鹽中引入具有親油性的烷基鏈，將降低水溶性，不利于合成制備高分子量、高水溶性的木質素基聚合物。木質素基聚合物作為分散劑，在很多分散體系中并不要求非常高的溶解度，同時，分散劑通常要求摻量低時性能優。引入烷烴雖然一定程度上降低了水溶性，卻更加充分利用了木質素本身的結構單元，從原子經濟學的角度看，卻是一 種非常簡易高效的提高木質素基聚合物的分子量的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有的技術缺點，開發的一種烷烴橋聯的木質素基聚合物，具有分子量高，水溶性好，分散度窄等優點，以及低摻量和分散性能優的特點。本專利技術的另一個目的在于提供所述烷烴橋聯的木質素基聚合物的制備方法。本專利技術還有一個目的，在于提供所述烷烴橋聯的木質素基聚合物在水煤漿和二氧化鈦等懸浮體系中的應用。因此本專利技術針對現有木質素基聚合物的分子量較低的問題，提出以木質素磺酸鹽為原料，與多鹵代烷烴反應制備出一種高分子量的烷烴橋聯木質素基聚合物，提高其在水煤漿和二氧化鈦等懸浮體系中的分散性能。本專利技術的目的，是通過如下技術方案實現:一種烷烴橋聯的木質素基聚合物，通過多鹵代烷烴將木質素磺酸鹽進行橋聯聚合得到，具有如下結構式(I );本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種烷烴橋聯的木質素基聚合物，其特征在于，通過多鹵代烷烴將木質素磺酸鹽進行橋聯聚合得到，具有如下結構式(Ⅰ)；?其中，LS為木質素磺酸鹽；X為鈉、鉀或鎂；R為烷烴；m、n、p、q、g和z都為聚合度，取值為0～1000；所述的烷烴橋聯的木質素基聚合物溶于水；重均分子量為10000Da～500000Da。

【技術特征摘要】
1.一種烷烴橋聯的木質素基聚合物，其特征在于，通過多鹵代烷烴將木質素磺酸鹽進行橋聯聚合得到，具有如下結構式(I ); 2.根據權利要求1所述的烷烴橋聯的木質素基聚合物，其特征在于，所述R為含芳烴的烷烴。3.權利要求1或2所述的烷烴橋聯的木質素基聚合物的制備方法，其特征在于，對于兩種不同類型的多鹵代烷烴的制備方法分別為: (1)對于不含芳環的多鹵代烷烴:以質量份數計，將20份木質素磺酸鹽溶于水，加入堿類物質，加入I~100份不含芳環的多鹵代烷烴單體，在50°C~100°C下反應0.5小時~24小時，反應結束冷卻至室溫，提純干燥得到木質素基聚合物； (2)對于含芳環的多鹵代烷烴單體:以質量份數計，將20份木質素磺酸鹽溶于水，加入堿類物質，加入I~100份含芳環的多鹵代烷烴單體以及I~100份多酚單體，在50°C~100°C下反應0.5小時~24小時，反應結束冷卻至室溫，提純干燥得到木質素基聚合物； 所述堿類物質都為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉和碳酸鉀中的一種或多種。4.根據權利要求3所述的烷烴橋聯木質素基聚合物的制備方法，其特征在于:對于兩種不同類型的多鹵代烷烴，都包括加入催化劑，在加入堿類物質時加入催化劑，以質量份數計，催化劑的加入量為I~10...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邱學青，李遠，楊東杰，洪南龍，樓宏銘，黃錦浩，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44