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Title:
LIGNIN DYE DISPERSANT WITH CARBOXYL AND SULFONIC GROUPS AND PREPARATION METHOD THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/114155
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed are a lignin dye dispersant with carboxyl and sulfonic groups and a preparation method therefor. The method comprises: adding an alkaline lignin solid powder into water to formulate a solution with the concentration of 20-50 wt.%; adding a sulfonic group-containing monomer and an initiator at 75-100 ℃ to react for 1-2 h to obtain a sulfonic lignin; formulating an aqueous solution of a carboxylic acid compound with the concentration of 10-40 wt.%; adding dropwise epichlorohydrin at 30-80 ℃ and the pH value of 4-7 to react for 1-3 h to obtain a hydroxypropyl carboxylic acid compound; mixing both of the intermediates to carry out a copolymerization reaction at 80-100 ℃ and the pH value of 8-12 for 0.5-3 h; adding a hydroxyketone compound with the concentration of 20-30 wt.% to react for 2-6 h and obtaining a liquid product after the reaction ending. The dispersant has more sulfonic and carboxyl groups, higher molecular weight and less phenolic hydroxyl, and it can enhance the dispersibility of the dye and reduce the reducing capacity to azo dyes and contamination to fibers.

Inventors:
QIU XUEQING (CN)
YANG DONGJIE (CN)
QIN YANLIN (CN)
ZHOU MINGSONG (CN)
LOU HONGMING (CN)
YI CONGHUA (CN)
Application Number:
PCT/CN2013/090093
Publication Date:
July 31, 2014
Filing Date:
December 20, 2013
Export Citation:
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Assignee:
UNIV SOUTH CHINA TECH (CN)
International Classes:
C08H7/00; C07G1/00; C09B67/38; D06P1/46
Foreign References:
CN102321224A2012-01-18
US4001202A1977-01-04
CN101575418A2009-11-11
CN101147480A2008-03-26
CN102134404A2011-07-27
CN103131020A2013-06-05
CN102174273A2011-09-07
Attorney, Agent or Firm:
GUANGZHOU HUAXUE INTELLECTUAL PROPERTY AGENCY CO., LTD. (CN)
广州市华学知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:

1、 一种羧基磺酸基木质素染料分散剂的制备方法, 其特征在于包括以下步骤:

( 1 ) 将碱木质素固体粉末加入水中, 配制成重量百分比浓度为 20〜50%的水溶液, 用 碱性调节剂调节 pH值至 9〜11, 升温到 75〜100°C, 加入含磺酸基的单体, 滴加引发剂, 反 应 l〜2h, 得到磺酸基木质素溶液;

(2) 将羧酸类化合物溶解在水中, 配制成质量浓度为 10〜40%的溶液, 用酸性调节剂 调节 pH为 4〜7, 在温度为 30〜80°C下, 加入环氧氯丙烷, 反应 l〜3h, 得到羟丙基羧酸化合 物;

(3 )将步骤 (1 ) 反应得到的磺酸基木质素溶液, 与步骤 (2) 反应得到的羟丙基羧酸 化合物混合, 用碱性调节剂调节 pH至 8〜12, 加热至 80〜100°C, 反应 0.5〜3h, 滴加质量浓 度为 20〜30%的羟基酮类物进行縮合封端反应 2〜6h, 反应结束后得到液体羧基磺酸基木质 素染料分散剂; 上述原料以重量份数计用量如下: 碱木质素 100 份 含磺酸基的单体 10-30份 引发剂 1〜5份 环氧氯丙烷 5-20份 羧酸类化合物 5-20份 羟基酮类物 5-20份 所述碱木质素是木浆碱木质素、 竹子碱木质素、 芦苇碱木质素、 蔗渣碱木质素中的 种或两种以上的混合物; 所述含磺酸基的单体是氨基苯磺酸钠、 间氨基苯磺酸钠、 甲基丙烯磺酸钠、 烯丙基磺 酸钠、 氯乙基磺酸钠中的一种; 所述的引发剂是过硫酸铵、 过硫酸钠和过硫酸钾中的一种; 所述羧酸类化合物是甲酸钠、 乙酸钠、 丙烯酸钠、 草酸钠、 柠檬酸钠中的一种或两种; 所述羟基酮类物是二羟基丙酮、 (X-羟基酮、 3-羟基 -2-丁酮、 羟基苯乙酮和 2-羟基 -2-甲 基 -5-己酮的一种或多种。 2、 根据权利要求 1所述的制备方法, 其特征在于: 所述步骤 (2 ) 反应温度为 30〜50

°C。

3、 根据权利要求 1所述的制备方法, 其特征在于: 所述步骤 (3 ) 中縮聚封端反应时 间为 2〜4h。

4、 根据权利要求 1所述的制备方法, 其特征在于: 所述的酸性调节剂为硫酸或盐酸。

5、 根据权利要求 1所述的制备方法, 其特征在于: 所述硫酸或盐酸的质量浓度为 10%。

6、 根据权利要求 1所述的制备方法, 其特征在于: 所述的碱性调节剂为氢氧化钠或氢 氧化钾的水溶液。

7、 根据权利要求 1所述的制备方法, 其特征在于: 所述氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液 质量浓度为 30%。

8、 一种羧基磺酸基木质素基染料分散剂, 其特征在于: 其由权利要求 1-7所述方法任 一种制备, 其磺酸基的含量大于 2.00mmol/g, 羧基含量大于 2.0 mmol/g, 酚羟基含量小于 0.5 mmol/g, 分子量大于 10000Da。

Description:
一种羧基磺酸基木质素染料分散剂及其制备方 法

技术领域 本发明涉及染料分散剂, 特别是涉及一种羧基磺酸基碱木质素系染料分 散剂及其制备方 法。具体地讲是以碱法制浆造纸副产品碱木质 素为原料, 制备一种木质素系染料分散剂, 该染 料分散剂适用于分散染料等不溶性染料和活性 染料等水溶性染料的分散。 背景技术 染料分散剂在分散染料等不溶性染料研磨加工 过程中可降低染料颗粒粒径, 使染料稳 定的、 均匀地分散在水中; 染料分散剂还可阻止活性染料等水溶性染料在 水中发生聚集, 形成较为均匀、 稳定的分散液, 因此染料分散剂在商品染料的加工和使用过程 中起着关键 作用。 目前, 国内外常用的染料分散剂的种类有阴离子型和 非离子型。 常用的阴离子分散剂 种类有: (1 ) 萘系磺酸盐縮合物分散剂, 目前, 国内应用较多的 NNO就属于此类产品, 其优点是对纤维的沾污小, 对偶氮染料的还原破坏率较低, 但是耐高温稳定性差, 单一使 用综合性能较差, 原料来源受限, 毒性较高的问题, 尤其是石化资源越来越少, 使萘磺酸 盐縮合物分散剂生产成本越来越高。 (2 ) 聚羧酸系列, 由不饱和聚羧酸单体和其他单体接 枝共聚而成, 如丙烯酸接枝共聚物分散剂, 但是成本较高, 大规模生产应用还有一点的困 难。 常用的非离子表面活性剂有聚乙二醇型及多元 醇型等。 这类分散剂能兼作乳化剂等, 但是比较昂贵。 (3 ) 木质素磺酸盐染料分散剂, 主要来自酸法造纸制浆废液中的木质素磺 酸盐和碱法制浆废液中碱木质素的磺化衍生物 , 由于其原料来于可再生资源, 近年来受到 了越来越多的关注。 木质素是自然界中含量仅次于纤维素的第二大 生物质资源, 同时木质素是造纸工业的 副产品, 目前超过 95%的木质素仍以 "黑液"形式直接排入江河或浓縮后烧掉, 很少得到 有效利用。 对木质素的开发和利用具有巨大的经济效益和 社会效益, 其主要用途之一是用 做染料分散剂。 由于木质素系分散剂应用范围广泛、 来源丰富、 成本低廉和无毒等特点, 与同类石油化工产品相比, 具有很强的竞争力。 按照浆蒸煮工艺的不同, 工业木质素可分 为碱木质素 (Alkali lignin)和木质素磺酸盐 (Lignosulfonate)。 用硫酸盐法蒸煮得到的是碱 木质素, 又称为造纸黑液; 用亚硫酸法蒸煮得到的是木质素磺酸盐。 随着酸法制浆产生大 量的废酸、 废水, 处理废水的成本高而且污染严重对环境造成极 大伤害, 因此酸法制浆逐 渐被遗弃, 而改为以碱法制浆为主, 现今, 我国制浆工业以碱法制浆为主, 由此也产生了 大量含碱木质素的制浆黑液副产物, 碱木质素占工业木质素的 90%以上, 但碱木质素仅溶 解于强碱性溶液, 较差的水溶性严重限制了碱木质素的应用, 经常被排掉或焚烧, 污染环 境且浪费资源。 以造纸黑液中回收的碱木质素为原料制备木质 素染料分散剂, 具有重要的 应用价值和环境意义。 磺化碱木质素染料分散剂对染料具有良好的分 散性能但存在着高温分散稳定性能差、 对偶氮染料的还原性较大、 对纤维的沾污性较为严重等问题。 目前一般采用磺化反应制备成磺化木质素分散 剂, 磺化方法主要是常压磺甲基化法、 高温高压磺化法、 氧化磺化法。 研究表明, 磺化度越高, 分散剂对染料分子的吸附能力越 强, 染料颗粒所带电荷增加, 染料之间的静电斥力增加, 使分散液更加稳定, 但由于碱木 质素为网状大分子结构, 屏蔽效应比较明显, 目前现有的技术制备的磺化木质素分散剂的 磺化度较低, 亲水性基团较少。 此外, 目前的磺化反应大多采用亚硫酸钠作为磺化剂 , 所 制备得磺化碱木质素染料分散剂因其副反应产 生大量的硫酸钠, 且存在产物杂质较多、 纯 度较低的问题, 降低分散剂对染料的分散稳定性能, 同时还增加对纤维的沾污性。 木质素分散剂在对染料研磨加工和染液高温上 染时, 由于木质素结构中酚羟基和邻苯 二酚基团被氧化而使其成为醌型结构, 使自身颜色变深的同时, 它们还会和偶氮染料相互 作用, 对染料进行还原, 破坏偶氮结构, 导致染料失色。 对于解决木质素分散剂对染料的 还原问题, 主要是减少其酚羟基的含量, 如采用环氧氯丙烷改性法可在一定程度上有效 改 善木质素分散剂的沾污性能和对偶氮染料的还 原性。如美国专利 US 4001 202利用环氧氯 丙烷对木质素磺酸盐的酚羟基进行封端反应, 减少羟基含量, 降低其沾污和还原性, 但是 其分散性能与萘系分散剂相比仍有一定的差距 ; 美国专利 US 5989299采用三乙醇胺,二 乙胺通过离子交换反应改性木质素磺酸钠作为 偶氮染料体系的分散剂使用, 利用胺离子抑 制偶氮染料体系中偶氮染料的还原, 从而降低偶氮染料的失色,; 美国专利 US 4444562 公布了通过加入鳌合剂 (EDTA)解决了木质素磺酸盐对偶氮染料还原问题 。 木质素的低分子量组分也是引起对纤维沾污性 的重要因素之一。 除去分散剂中较低分 子量的组分可减小对织物的沾污性、 提高其分散性并改善热稳定性。 中国专利 CN 871 02691 A用非本木植物碱木质素磺化之后经 80~1 00目筛过滤, 去除小分子和杂质之 后, 制备木质素染料分散剂。 美国专利 US1 1 7761 7制备的木质素系分散剂是采用超滤法 除去磺化或磺甲基化木质素中分子量低于 3000的成分后制得的, 其分散性能得到了显著 提高。 《林产化学与工业》 2003年第 4期公布了改性木材硫酸盐木质素制备染料分 剂的 制备方法, 以亚硫酸盐或碱法制浆过程得中回收得到的木 质素为原料, 采用酸析沉淀法提 纯木质素, 然后在高温高压下经亚硫酸盐磺化或亚硫酸盐 -甲醛磺甲基化后, 再用环氧氯丙 烷将部分酚羟基封闭, 同时使木质素分子间交联, 得到改性木质素染料分散剂。 木质素分散剂的分子量越大, 在染料分散颗粒上的吸附力越强, 在较高温度下, 也不 易从颗粒表面上解吸下来, 从而保持了染料分散体系的热稳定性和分散性 。 中国专利 CN 1 021 74273A公布木质素磺酸钠、 甲醛和含有羟基的化合物 (苯酚、 萘酚、 苄醇等)进行 縮合反应, 得到木质素磺酸盐类染料分散剂; 美国专利 US2 6801 1 3、 US 4534771采用 用碱木质素磺化, 或者磺化之后加入甲醛进行羟醛縮合反应, 提高木质素分子量。 采用物 理分离法去除小分子木质素制备木质素染料分 散剂的专利中, 操作成本高, 而且小分子木 质素得不到利用造成资源的浪费, 同时现有的技术只是针对解决木质素染料分散 剂分散性、 还原性能等单一性能, 所制备的磺化木质素分散的磺化度和分子量较 低, 仍含有较多的酚 羟基, 在高温分散稳定性能、 对染料的还原性能和对纤维的沾污等性能方面 仍有待于进一 步提! ¾。 发明内容 本发明的目的是针对现有磺化木质素染料分散 剂高温分散性差、 对纤维的沾污性以及 对偶氮染料的还原性问题而开发的一种性能优 良的羧基磺酸基木质素染料分散剂, 该分散 剂对染料具有优良的分散性能, 对纤维的沾污性低, 对偶氮染料的还原性较低的特点, 并 且拓宽造纸黑液的资源化利用途径。 本发明的目的还在于提供利用造纸制浆的副产 品制备木质素染料分散剂的方法。 本发明的目的通过如下技术方案实现: 一种羧基磺酸基木质素染料分散剂的制备方法 , 包括以下步骤:

( 1 )将碱木质素固体粉末加入水中, 配制成重量百分比浓度为 20~50%的水溶液, 用 碱性调节剂调节 pH值至 9~1 1, 升温到 75~1 00°C, 加入含磺酸基的单体, 滴加引发剂, 反应 l ~2h, 得到磺酸基木质素溶液;

( 2 )将羧酸类化合物溶解在水中, 配制成质量浓度为 1 0~40%的溶液, 用酸性调节剂 调节 pH为 4~7, 在温度为 30~80°C下, 加入环氧氯丙烷, 反应 l ~3 h, 得到羟丙基羧酸 化合物;

( 3 ) 将步骤 (1 ) 反应得到的磺酸基木质素溶液, 与步骤 (2 ) 反应得到的羟丙基羧 酸化合物混合, 用碱性调节剂调节 pH至 8~1 2, 加热至 80~1 00°C, 反应 0.5~3h, 滴加 质量浓度为 20~30%的羟基酮类物进行縮合封端反应 2~6h, 反应结束后得到液体羧基磺 酸基木质素染料分散剂; 上述原料以重量份数计用量如下: 碱木质素 1 00 份 含磺酸基的单体 1 0~30份 引发剂 环氧氯丙烷 5-20份 羧酸类化合物 5-20份 羟基酮类物 5-20份 所述碱木质素是木浆碱木质素、 竹子碱木质素、 芦苇碱木质素、 蔗渣碱木质素中的一 种或两种以上的混合物; 所述含磺酸基的单体是氨基苯磺酸钠、 间氨基苯磺酸钠、 甲基丙烯磺酸钠、 烯丙基磺 酸钠、 氯乙基磺酸钠中的一种; 所述的引发剂是过硫酸铵、 过硫酸钠、 过硫酸钾中的一种; 所述羧酸类化合物是甲酸钠、 乙酸钠、 丙烯酸钠、 草酸钠、 柠檬酸钠中的一种或两种; 所述羟基酮类物是二羟基丙酮、( -羟基酮、 3-羟基 -2-丁酮、羟基苯乙酮、 2-羟基 -2- 甲基 -5-己酮的一种或两种以上的混合物。 为进一步实现本发明目的, 所述步骤(2 )反应温度优选为 30~50°C。 步骤(3 ) 中縮 聚封端反应时间优选为 2~4h。 所述的酸性调节剂优选为硫酸或盐酸。 所述硫酸或盐酸的 质量浓度优选为 1 0%。 所述的碱性调节剂优选为氢氧化钠或氢氧化钾 的水溶液。 所述氢氧 化钠或氢氧化钾的水溶液质量浓度优选为 30%。 一种羧基磺酸基木质素基染料分散剂, 由上述方法任一种制备, 其磺酸基的含量大于 2.00mmol/g, 羧基含量大于 2.0 mmol /g, 酚羟基含量小于 0.5 mmol/g, 分子量大于 1 0000Da。 本发明与现有技术相比具有如下优点和效果: 本发明制备的含羧基磺酸基木质素基染料分散 剂具有如下的特点:

1 ) 本发明技术制备的木质素基染料分散剂在碱木 质素的疏水骨架苯丙烷结构单元上 接入羧基和磺酸基亲水性官能团, 可使分散剂苯环与染料分子产生 IT 相互作用, 亲水基 溶于水中, 在染料颗粒上吸附, 从而产生更大的有效静电排斥和空间位阻作用 , 因此具有 优良助磨分散性能。

2 )本发明利用羟丙基羧酸钠与磺酸基碱木质素 行接枝共聚, 不仅增加羧基的含量, 对木质素结构中的酚羟基有一定的封闭作用; 采用羟基酮类物对碱木质素进行縮聚封端反 应, 不仅提高分散剂的分子量, 又封闭木质素结构中的酚类结构, 降低木质素对偶氮染料 的还原作用和纤维的沾污性, 提高分散剂的综合性能。 3 )本发明制备的羧基磺酸基木质素染料分散剂 重均分子量大于 1 0000Da, 磺化度 大于 2.0mmol/g, 羧基含量大于 2.0mmol/g, 其磺化度和分子量都显高于传统工艺的磺 化碱木质素产物和来自酸法制浆废液中的木质 素磺酸钠, 同时引入一定含量的羧基, 具有 较高负电荷密度, 可显著提高染料的球磨效率、 改善对不溶性分散染料的分散效果。

4)本发明技术采用縮合封端技术, 显著降低木质素的酚羟基含量, 制备的产物的酚羟 基含量低于小于 0.5 mmol/g, 显著降低对偶氮染料的还原及对纤维的沾污性 。

5 ) 现有的染料分散剂如萘磺酸盐甲醛縮合物主要 原料是石油化学品, 有一定的毒性, 成本较高。 本发明技术中的主要原料碱木质素来自于碱法 制浆副产品, 属于绿色可再生资 源, 原料来源丰富、 环保无毒, 也是对废弃物的再利用, 对节能减排、 保护环境具有重大 的意义。 此外本发明生产工艺在常压下 1 00°C以下, 与萘系分散剂相比, 合成工艺简单、 生产成本低。

6)本发明制备的产物与萘系磺酸盐分散剂相 , 在结构上除了含有磺酸基外, 还增加 了羧基, 同时分子量较大, 对染料的高温分散性能比萘系磺酸盐分散剂更 优。 附图说明 图 1 为实施例 1产品和木浆碱木质素的红外光谱图。 图 2为实施例 1产品和木浆碱木质素 的 ^-NMR谱图。 具体实施方式 下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步 的说明, 但本发明要求保护的范围并不 局限于实施例表述的范围。 实施例 1 将 1 00g木浆碱木质素固体粉末加入水中, 搅拌下用质量百分比浓度为 30%的 NaOH 水溶液调节 pH值至 9, 溶成质量浓度为 20%的溶液; 升温至 75 °C下加入 1 0g氨基苯磺 酸钠, 滴加 l g过硫酸铵, 反应 l h, 得到磺酸基木质素溶液; 将 5g甲酸钠溶解在水中, 配制质量浓度为 1 0%的水溶液, 用质量浓度为 1 0%的硫酸调节 pH值为 4, 在 30°C下,滴 加 5g环氧氯丙烷, 反应 l h, 得到羟丙基羧酸钠溶液; 再将磺酸基木质素溶液和羟丙基羧 酸钠混合, 用 30%的 NaOH水溶液调节 pH值为 8, 温度为 80°C下反应 0.5h; 然后保温, 滴加 5g质量浓度为 30%二羟基丙酮进行縮合封端反应 2h, 反应结束后得到液体木质素基 染料分散剂。 图 1 为实施例 1产品和木浆碱木质素的红外光谱图。可以看 ,与木浆碱木质素相比, 实施例 1产品在 3420 cm" 1 附近的羟基吸收峰明显减弱,说明改性之 后产品的酚羟基被封 端含量减少; 木浆碱木质素在 3039 cm" 1 (亚甲基、 次甲基的 C-H键的伸縮振动处)吸 收峰较弱, 实施例 1产品在 3039 crrr 1 处吸收峰较强, 说明产品中的甲基, 亚甲基增多, 长支链的羟丙基羧酸钠在苯环接枝成功;与木 浆碱木质素相比,实施例 1 产品在 1 GAZcrrr 1 处有较强的吸收, 这是羰基的特征吸收峰, 说明实施例 1产品中引入较多的亲水性基团羧 基; 实施例 1产品在 1 1 δδίΐΓΤΓ 1 和 1 (MScrrr 1 处有较强的吸收, 这是磺酸基的特征峰,木 浆碱木质素的吸收峰较弱, 这说明实施例 1产品分子中引入了较多的亲水性基团磺酸基 图 2是实施例 1产品和木浆碱木质素 的 1 H-NMR谱图, 可以看出, 木浆碱木质素在 1 .32 PP m化学位移处为碳氢化合物质子峰, 实施例 1产品中该处峰较弱, 说明改性之后, 侧链被接枝取代, 接入了长支链的羟丙基羧酸钠。 木浆碱木质素在 1 .80ppm处为间甲基 苯酚的甲基质子峰, 实施例 1产品中该处峰较弱, 说明实施例 1产品中, 这部分酚羟基被 封闭掉, 封端成功。 在 3.1 0~3.32 P P m化学位移区域多重峰为酚羟基中的质子 , 实施 例 1产品信号强度与木浆碱木质素相比明显减弱 说明改性之后酚羟基被封闭掉明显。 在 3.51 ~3.62 ppm化学位移区域为 -CH 2 S0 3 Na中亚甲基的质子峰, 而由图 2可以看出, 实 施例 1产品信号强度与木浆碱木质素相比明显增强 说明改性之后侧链处磺化, 介入亲水 基磺酸基团。 7.20~7.40 PP m化学位移区域为苯环上的质子峰, 木浆碱木质素相比明显信 号风, 实施例 1产品信号微弱, 说明苯环上的 H被取代, 苯环上发生了取代接枝反应及磺 化反应。 实施例 2 将 1 00g竹子碱木质素和芦苇碱木质素混合固体粉末 加入水中, 搅拌下用质量百分比 浓度为 30%的 NaOH水溶液调节 pH值至 1 1, 溶成质量浓度为 35%的溶液; 升温至 90 °C下加入 30g间氨基苯磺酸钠, 滴加 3g过硫酸钾, 反应 2h, 得到磺酸基木质素溶液; 将 1 5g甲酸钠和乙酸钠混合溶解在水中, 配制质量浓度为 20%的水溶液, 用质量浓度为 1 0% 的盐酸调节 pH值为 7, 在 50°C下, 滴加 20g环氧氯丙烷, 反应 2h, 得到羟丙基羧酸钠 溶液; 再将磺酸基木质素溶液和羟丙基羧酸钠混合, 用 30%的 KOH水溶液调节 pH值为 1 0, 温度为 1 00 °C下反应 2h ; 然后保温, 滴加 1 5g质量浓度为 25%的 α -羟基酮和 3- 羟基 -2-丁酮混合液进行縮合封端反应 4h, 反应结束后得到液体木质素基染料分散剂。 实施例 3 将 1 00g蔗渣碱木质素固体粉末加入水中, 搅拌下用质量百分比浓度为 30%的 NaOH 水溶液调节 pH值至 1 0, 溶成质量浓度为 50%的溶液; 升温至 1 00°C下加入 20g甲基丙 烯磺酸钠, 滴加 5g过硫酸钠, 反应 1 .5h, 得到磺酸基木质素溶液; 将 20g丙烯酸钠溶解 在水中, 配制质量浓度为 40%的水溶液, 用质量浓度为 1 0%的硫酸调节 pH值为 6, 在 40 °C下, 滴加 1 5g环氧氯丙烷, 反应 3 h, 得到羟丙基羧酸钠溶液; 再将磺酸基木质素溶液 和羟丙基羧酸钠混合, 用 30%的 NaOH和 KOH水溶液调节 pH值为 1 2, 温度为 90°C下 反应 2h; 然后保温, 滴加 20g质量浓度为 30%的羟基苯乙酮进行縮合封端反应 3h, 反应 结束后得到液体木质素基染料分散剂。 实施例 4 将 100g木浆碱木质素和竹子碱木质素固体粉末加 水中, 搅拌下用质量百分比浓度 为 30%的 NaOH水溶液调节 pH值至 11, 溶成质量浓度为 40%的溶液; 升温至 80°C下加 入 20g烯丙基磺酸钠, 滴加 2g过硫酸钾, 反应 1.5h, 得到磺酸基木质素溶液; 将 10g 草酸钠溶解在水中, 配制质量浓度为 25%的水溶液, 用质量浓度为 10%的硫酸调节 pH值 为 5, 在 50°C下, 滴加 10g环氧氯丙烷, 反应 3h, 得到羟丙基羧酸钠溶液; 再将磺酸基 木质素溶液和羟丙基羧酸钠混合, 用 30%的 NaOH水溶液调节 pH值为 11, 温度为 80°C 下反应 3h; 然后保温, 滴加 10g质量浓度为 25%的 2-羟基 -2-甲基 -5-己酮进行縮合封 端反应 2h, 反应结束后得到液体木质素基染料分散剂。 实施例 5 将 100g芦苇碱木质素碱木质素固体粉末加入水中 搅拌下用质量百分比浓度为 30% 的 NaOH水溶液调节 pH值至 10,溶成质量浓度为 10%的溶液;升温至 100°C下加入 15g 氯乙基磺酸钠, 滴加 2g过硫酸钠, 反应 1.5h, 得到磺酸基木质素溶液; 将 5g柠檬酸钠 溶解在水中, 配制质量浓度为 40%的水溶液, 用质量浓度为 10%的盐酸调节 pH值为 4, 在 50°C下, 滴加 20g环氧氯丙烷, 反应 lh, 得到羟丙基羧酸钠溶液; 再将磺酸基木质素 溶液和羟丙基羧酸钠混合,用 30%的 KOH水溶液调节 pH值为 9,温度为 90°C下反应 1 h; 然后保温, 滴加 15g质量浓度为 20%的二羟基丙酮进行縮合封端反应 4h, 反应结束后得 到液体木质素基染料分散剂。 实施例效果说明: 表 1 为本发明实施例产品的分子量、 磺化度和官能团含量测试数据。

表 1

结构特征

分散剂种类 磺化度 酚羟基含量 羧基含量

重均分子量, Da

mmol/g mmol/g mmol/g 木质素磺酸钠 (木浆) 8500 1.38 2.37 1.17

磺化碱木质素 5167 2.00 2.22 0.65 萘磺酸盐甲醛缩合物 8100 1.33

实施例 1产品 11272 2.23 0.41 2.21 实施例 2产品 10250 2.15 0.34 2.83 实施例 3产品 12562 2.36 0.43 2.52 实施例 4产品 10872 2.67 0.33 2.43 实施例 5产品 11325 2.27 0.39 2.65 表 1说明:

1. 木质素磺酸钠(木浆)是由吉林石岘纸业以木 材为原料通过酸法制浆工艺生产的产

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2. 磺化碱木质素的合成方案: 称取 100g 木浆碱木质素, 加入 300克水 , 搅拌 30 分钟后用质量浓度为 10%的稀硫酸调整溶液的 pH 值至 3 , 过滤, 沉淀物加入质量浓度 为 2.5%的 NaOH溶液 400g, 加入 15克过氧化氢、 1 克硫酸亚铁, 加热 60 反应 60 分钟后, 升温至 85 V , 然后加入 15克质量浓度为 37%的甲醛溶液, 反应 120分钟 , 缓慢加入 10克无水亚硫酸钠, 恒温反应 180分钟 ;

3. 萘磺酸盐甲醛縮合物为市售染料分散剂产品;

4. 重均分子量的测定采用凝胶渗透色谱法测定, 具体的测试条件如下: 取 3g 质量浓 度为 10%的木质素磺酸钠样品, 经阴离子、 阳离子树脂纯化后, 配制成质量浓度为 3%。的 木质素磺酸钠溶液, 流动相为 0.1 mol/LNaN0 3 , 流速 0.5 mL/min, 以聚苯乙烯磺酸钠 为标准物质;

5. 磺化度是采用自动电位滴定法测定: 样品均经阴离子、 阳离子树脂纯化;

6. 酚羟基含量 Folin-Ciocalteu试剂中滴定样品中的酚羟基, 产生显色反应, 通过 紫外分 光光度计测反应的色度, 对比得到;

7. 羧基含量是采用自动电位滴定法测定: 样品均经阴离子、 阳离子树脂纯化。 从表 1 可见, 本发明制备产品的重均分子量达到 10000Da以上, 明显大于木质素磺 酸钠和磺化碱木质素的分子量。 磺化度均大于 2.0mmol/g, 大于木质素磺酸钠的 1.38mmol/g, 羧基含量大于 2.0mmol/g, 有利于提高分散剂的水溶性和分散能力。 而 酚羟基的含量均小于 0.5mmol/g, 远低于木质素磺酸钠和磺化木质素分散剂, 这有利于 降低分散剂对染料的还原以及降低对纤维的沾 污性。 表 2为本发明实施例产品的应用于分散染料性能 测试数据。

表 2

球磨后 25°C 145°C之后 145°C抽 对染料 上染百 分散剂种类 染料粒径 染料粒径 滤时间 还原率 沾污性

分率 评级卡

μιτι μιτι s % ( )

62.35

木质素磺酸钠(木浆) 2.17 76.06 25.05 3.5 64.00

56.78

磺化木质素 1.95 72.35 22.35 4.5 67.70

82.64

萘磺酸盐甲醛缩合物 2.16 87.37 4.5 74.73 15.32

实施例 1产品 1.87 16.27 9.63 4.5 83.32 实施例 2产品 1.65 18.32 13.54 10.35 4.5 81.34 实施例 3产品 1.76 15.35 16.12 8.56 4.5 85.67 实施例 4产品 1.80 19.62 14.52 9.64 4.5 86.54 实施例 5产品 1.92 16.35 15.68 11.35 4.5 83.86 表 2说明:

(1)所应用的分散染料体系为 C.I.分散蓝 79;

(2)染料悬浮体系的制备方法: 按照质量比分散剂: 染料 =1.5:1 分别加入合成的分散 剂和染料, 然后加入 5%的乙二醇溶剂, 在后加入配制成质量浓度为 30的体系, 用球磨机 球磨 4h, 得到染料悬浮体系;

(3)粒径是采用激光粒度粒形分析仪测试;

(4)抽滤时间的测试参照 《GBT 5541 -2007, 分散染料高温分散稳定性的测定双层滤 纸过滤法》;

(5)沾污性的测试参照 《GBT2398-2003》;

(6)还原率测试是将染料悬浮液以及纯染料, 分别用丙酮配制以染料为基准的质量浓度 为 60mg/L的溶液, 用紫外分光光度计测试两溶液的色光色强度, 相比较得到;

(7)上染百分率的测试参照企业标准: 参照 《GBT 2374-2007》 进行上染, 分别测试 上染后前染液中染料的含量, 相比较得到上染百分率。 从表 2可见, 采用本发明产品制备的染料分散剂体系的颗粒 在常温下的平均粒径仅为 1.37 M m, 小于其他样品的粒径; 高温之后的染料-分散剂体系的染料粒径小于 20μΓΠ,而 其他样品都在 70μΓΠ以上; 高温之后双层滤纸法的抽滤时间可以看出, 采用本发明产品制 备的染料分散剂体系的抽滤时间明显少于其他 产品, 从粒径和抽滤时间可以说明实施例产 品的分散性以及高温后分散稳定性比其他三种 分散剂要更好; 本发明制备产品对染料的还原率仅为 9.63~11.35%, 远低于其他分散剂对染料的破 坏; 本发明制备产品对纤维的沾污性为 4.5级, 接近具有极低沾污性萘磺酸盐甲醛縮合物; 上染百分率是染料分散剂分散性能及其对染料 的破坏还原等综合性能的体现。 本发明 制备的分散剂上染百分率均达到 80%以上, 说明应用于染料的综合效果明显优于目前常用 的萘磺酸盐甲醛縮合物和磺化木质素染料分散 剂以及木质素磺酸钠。