一种腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂及其制备方法与流程

本发明属于木质素磺酸盐染料分散剂，具体涉及一种腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂及其制备方法。

背景技术：

1、木质素基染料分散剂作为最常见的木质素终端应用产品，对替代昂贵的化学分散剂以及实现木质素资源的工业化应用具有重要意义。然而，随着全球染料行业市场规模和下游应用领域的比例不断扩大。现有的木质素基染料分散剂由于结构的不确定性、自身颜色污染性以及与染料颗粒之间吸附力较弱等原因的限制，已经不能满足现代纤维染色的要求，在分散性以及稳定性方面依旧存在很大的提升空间。

2、木质素作为自然界储量丰富的天然芳香族聚合物，具有丰富的功能性质和独特的芳香骨架结构，通过活性自由基之间的聚合和自组装，修饰基团可以接枝到木质素结构中，在调节木质素结构性质以及优化木质素磺酸盐分散性中表现出巨大潜力。然而，现有的木质素染料分散剂改性策略往往使用化学改性剂，不可避免的造成了重污染和高毒性，而复杂的偶联-络合改性方法无疑增加了经济成本。这些问题极大地限制了木质素染料分散剂的产业化进程。以商业木质素为原料，开发高效经济的木质素染料分散剂改性升级策略对印染行业发展以及木质素增值化利用有至关重要的作用。

3、木质素磺酸盐的染料分散性主要与分子量大小以及磺化程度有关，通过木质素复杂的三维结构所表现出的空间位阻效应和磺酸基解离所获得的丰富阴离子基团的静电斥力，使染料分子趋于均匀稳定地分散。然而，过高的分子量会降低木质素磺酸盐与染料颗粒的反应活性，过高磺化度伴随的强亲水性会导致木质素磺酸盐对染料颗粒的吸附性降低，都会影响分散性能。

4、腰果酚作为一种经济的生物质资源，具有低毒、易降解的特点。腰果酚同时包含芳香性和脂肪性两种性质，结构中的苯环能够通过形成c-c键的形式与木质素缩合偶联，从而提供更多的磺酸基团接枝位点，而不饱和的c15支链会影响木质素结构的表面张力、粘度以及分子量。

技术实现思路

1、本发明针对现有木质素磺酸盐染料分散剂分散性局限性大，在高温以及低温分散性中依旧存在很大上升空间的问题，提供一种腰果酚改性木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，利用腰果酚含有苯环以及脂肪族长链，通过与木质素苯环之间c-c键缩合的方式一步法接枝到木质素结构中，从而实现木质素的结构优化。本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种腰果酚改性木质素磺酸盐染料分散剂，尤其对染料分散兰79具有优异的分散性能。

2、技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

3、一种腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，以木质素为原料，与甲醛、无水亚硫酸钠反应得到木质素磺酸盐；然后利用腰果酚对木质素磺酸盐改性，得到腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂；优选，所述染料为分散兰79。具体为：将木质素与腰果酚混合后加入到去离子水中，加入固体碱调节ph使木质素完全液化，升温后加入甲醛，恒温搅拌升温反应，加入无水亚硫酸钠后持续反应，经析出，干燥，研磨后得到腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂。

4、所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，木质素为工业制浆造纸得到的硫酸盐木质素，木质素的重量百分比浓度为10％～40％，优选，木质素的重量百分比浓度为10％。

5、所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，木质素完全液化后升温至70～80℃，加入甲醛，恒温搅拌1.5h后升温至90～95℃，加入无水亚硫酸钠粉末后持续反应1.5～2.5小时；优选的，木质素完全液化后升温至75℃，加入甲醛，恒温搅拌1.5h后升温至95℃，加入磺化剂粉末后持续反应2小时。

6、所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，腰果酚与木质素的质量比为0.2:10～0.5:10；优选的，质量比为0.2:10～0.3:10；进一步优选，质量比为0.3:10。

7、所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，所述固体碱为naoh或koh，加入固体碱调节ph至9-11；优选，调节ph至10；确保木质素完全液化，固体碱加入确保木质素充分液化的同时，提供了碱性环境促进了甲醛引发剂的接枝过程。而过高的ph值会导致副反应的发生。

8、所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，甲醛滴加量与木质素的质量比为2:25～3:25；无水亚硫酸钠与木质素的质量比为7:20～9:20；优选，甲醛滴加量与木质素的质量比为2.5:25；无水亚硫酸钠与木质素的质量比为8:20～9:20；进一步优选，甲醛滴加量与木质素的质量比为2.5:25；无水亚硫酸钠与木质素的质量比为8:20。

9、所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，将过量的乙醇加入到得到的木质素磺酸盐溶液中，析出絮状木质素磺酸盐；通过过滤得到固体木质素磺酸盐，在真空条件下60℃干燥过夜，研磨后得到腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂。

10、上述方法制备的腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂。

11、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

12、(1)采用的腰果酚改性剂绿色可降解，经济性较高，替代传统石油化学品改性剂。并且腰果酚含有苯环以及脂肪族长链，通过与木质素苯环之间c-c键缩合的方式一步法接枝到木质素结构中，从而实现木质素的结构优化，避免了传统改性方法中昂贵以及复杂的偶联接枝过程。

13、(2)本发明木质素磺酸盐中疏水基苯丙烷结构可以吸附染料颗粒，而亲水性磺酸基团倾向于水相，通过复杂三维结构表现的空间位阻以及磺酸基团解离产生的静电斥力从而使染料颗粒在水相中均匀分散。腰果酚中苯环提供了更多的磺酸基团接枝位点，而不饱和脂肪族长链增加了空间位阻效应，极大的优化了木质素基磺酸盐的分散性能。

14、(3)本发明制备的腰果酚改性木质素磺酸盐保留了原有木质素的结构性质，在低无水亚硫酸钠添加比例下具有较高的磺化度，并且结构均一分子量适中，有利于染料颗粒的高活性均匀分散，在低温以及高温分散性测试中表现出优异水平，高于市场普通木质素磺酸盐染料分散剂。

15、(4)本发明通过利用腰果酚的芳香性性质以及木质素自缩合的结构特性，以甲醛作为引发剂，将腰果酚以与木质素直接缩合的形式引入到木质素磺酸盐结构中，避免了复杂的偶联共聚接枝过程。

1.一种腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，其特征在于，以木质素为原料，与甲醛、无水亚硫酸钠反应得到木质素磺酸盐；然后利用腰果酚对木质素磺酸盐改性，得到腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂。

2.根据权利要求1所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，其特征在于，具体为：将木质素与腰果酚混合后加入去离子水中，配制水溶液，加入固体碱调节ph使木质素完全液化，升温后加入甲醛，恒温搅拌，升温反应，加入无水亚硫酸钠后持续反应，经析出，干燥，研磨后得到腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂。

3.根据权利要求1或2所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，其特征在于，所述木质素为工业制浆造纸得到的硫酸盐木质素，其在水溶液中的重量百分比浓度为10％～40％。

4.根据权利要求2所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，其特征在于，木质素完全液化后升温至70～80℃，加入甲醛，恒温搅拌1.5h后升温至90～95℃，加入无水亚硫酸钠粉末后持续反应1.5～2.5小时。

5.根据权利要求1或2所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，其特征在于，所述腰果酚与木质素的质量比为0.2:10～0.5:10。

6.根据权利要求2所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，其特征在于，所述固体碱为naoh或koh，调节ph至9-11。

7.根据权利要求1或2所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，其特征在于，所述甲醛滴加量与木质素的质量比为2:25～3:25；无水亚硫酸钠与木质素的质量比为7:20～9:20。

8.根据权利要求2所述腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂的制备方法，其特征在于，将过量的乙醇加入到得到的木质素磺酸盐溶液中，析出絮状木质素磺酸盐；通过过滤得到固体木质素磺酸盐，在真空条件下60℃干燥过夜，研磨后得到腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂。

9.权利要求1或2所述方法制备的腰果酚改性的木质素磺酸盐染料分散剂。