改性木质素磺酸盐及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改性木质素磺酸盐及其制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]染料组合物广泛应用于天然及合成纤维的染色，通常包含染料块和分散剂，分散剂的作用主要是作为稀释剂，能分散介质，且能有助于降低染料颗粒的粒径。
[0003]木质素磺酸盐是一种常用的染料分散剂，为网状大分子结构，其来源主要有:1)来源于木材制浆工业的磺化木质素(经亚硫酸制浆法或硫酸盐(kraft)制浆法)，具体的，通过对木质纤维素物质(如木材、稻草、玉米杆、甘蔗渣及类似物)进行处理，使木质素与纤维素或纸浆分离，得到木质素磺酸盐或磺化木质素；2)来源于石油工业的萘磺酸盐。
[0004]将木质素磺酸盐用作染料组合物的分散剂的优点有:原料来源广泛，且在室温以及高温下与许多染料具有很好的相容性以及分散性能；但是木质素磺酸盐在应用与染料分散剂中还存在以下缺点:1)由于棕色的木质素磺酸盐应用于染料组合物在染色过程中会对纤维沾色，进而影响染色效果；2)木质素磺酸盐的热稳定性比较差，高温容易团聚，但是染色需要在高温下进行；3)染料分散剂是一种染色辅助剂，需要留在排出液中排出，对环境有害；因此，改善木质素磺酸盐的耐高温性能、沾色性能以及提高其利用率是目前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种改性的木质素磺酸盐，本发明提供的改性木质素磺酸盐不仅耐热稳定性和沾色性能好，而且扩散性能好。
[0006]本发明提供了一种改性木质素磺酸盐，通过将由糖液制备得到的木质素磺酸盐进行氧化、羟甲基化、磺甲基化以及交联得到。
[0007]优选的，所述氧化用氧化剂为高锰酸钾和双氧水中的一种或两种。
[0008]优选的，所述木质素磺酸盐与所述氧化用氧化剂的质量比为1: (0.01?0.1)。
[0009]优选的，所述羟甲基化试剂为甲醛。
[0010]优选的，所述木质素磺酸盐与所述羟甲基化的试剂的质量比为1: (0.01?0.12)。
[0011]优选的，所述磺甲基化试剂为亚硫酸钠。
[0012]优选的，所述木质素磺酸盐与所述磺甲基化的试剂的质量比为1: (0.02?0.12)。
[0013]优选的，所述糖液制备得到木质素磺酸盐的过程为:
[0014]将糖液通过色谱分离得到木质素磺酸盐；
[0015]所述糖液的固含量为35wt%? 65wt%，糖液的pH为4?7，糖液中还原糖大于16%。
[0016]优选的，所述糖液按照以下方法制备:
[0017]将含有木质素的物质与复合酸混合反应，得到糖液；
[0018]所述复合酸包括二氧化硫、非氧化性酸和亚硫酸盐，
[0019]所述非氧化性酸为磷酸、硫酸、草酸和醋酸中的一种或几种，
[0020]所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁和亚硫酸钙中的一种或几种。
[0021]本发明还提供了一种染料组合物，包括:本发明提供的改性木质素磺酸盐和染料。
[0022]与现有技术相比，本发明提供的改性的木质素磺酸盐通过将木糖液得到的木质素磺酸盐通过氧化、羟甲基化、磺甲基化以及交联，得到改性的木质素磺酸盐，实验结果表明，改性后的木质素磺酸盐能在150°C时耐热稳定性能达到4?5级，且白度均在69.75以上，且常温扩散性能达到5级时木质素磺酸盐在染料中的用量比未改性使明显减少。
【具体实施方式】
[0023]本发明提供了一种改性木质素磺酸盐，通过将由糖液制备得到的木质素磺酸盐进行氧化、羟甲基化、磺甲基化以及交联得到。
[0024]按照本发明，将由糖液制备得到的木质素磺酸盐进行氧化、羟甲基化、磺甲基化以及交联得到改性的木质素磺酸盐；
[0025]其中，所述氧化用氧化剂优选为高锰酸钾和双氧水中的一种或两种；所述木质素磺酸盐与所述氧化用氧化剂的质量比优选为1: (0.01?0.1)，更优选为1: (0.04?0.09)，最优选为1: (0.07?0.08);所述氧化反应的pH优选为4?12，更优选为6?10，最优选为8?9 ;所述氧化反应的温度优选为20?100°C，更优选为50?80°C，最优选为50?60°C;所述反应的时间优选为30?360min ;优选为60?240min ;更优选为120?180min。
[0026]所述羟甲基化的试剂优选为甲醛；所述木质素磺酸盐与所述甲醛的质量比优选为1: (0.01?0.12)，更优选为1: (0.06?0.1)，最优选为1: (0.09?0.1);所述氧化反应的PH优选为7?12，更优选为9?11，最优选为10 ;所述羟甲基化反应的温度优选为20?100°C，更优选为50?80°C，最优选为60?70°C;所述反应的时间优选为30?360min ;优选为120?240min ;更优选为180min。
[0027]所述磺甲基化的试剂优选为亚硫酸钠；所述木质素磺酸盐与所述亚硫酸钠的质量比优选为1: (0.02?0.12)，更优选为1: (0.07?0.1)，最优选为1:0.08 ；;所述磺甲基化反应的温度优选为50?120°C，更优选为70?100°C，最优选为90?100°C ;所述反应的时间优选为30?360min ;优选为60?180min ;更优选为120min。
[0028]所述交联的试剂优选为甲醛；所述木质素磺酸盐与所述交联试剂的质量比优选为I: (0.04?0.12)，更优选为1: (0.06?0.1)，最优选为1: (0.09?0.01)；;所述交联反应的温度优选为50?120°C，更优选为70?100°C，最优选为90?100°C ;所述反应的时间优选为30?360min ;优选为60?240min ;更优选为120min。
[0029]且为了使得到的改性的木质素磺酸盐的性能更好，本发明优选采用膜分离法得到分子量大于3000的改性木质素纤维素钠，所述膜分离采用的膜为中空纤维膜，所述膜的分子量为3000。
[0030]所述糖液制备得到木质素磺酸盐的过程优选为:
[0031]将糖液通过色谱分离得到木质素磺酸盐；
[0032]所述糖液的固含量为35wt%? 65wt%，糖液的pH为4?7，糖液中还原糖大于16%。
[0033]按照本发明，所述糖液的固含量优选为wt40?50wt% ;所述色谱分离用树脂优选为钠型树脂、镁型树脂、钙型树脂和钾型树脂中的一种或几种；所述分离的温度优选为30?90°C，更优选为50?80°C，所述分离速度优选为I?10m/h，更优选为2?6m/h ;所述洗脱剂优选为蒸馏水。
[0034]为了能够更好的将糖液中的木质素磺酸盐与木糖以及其它糖分离开，本发明优选在色谱分离前还将糖液进行中和以及过滤，所述中和的试剂优选为氢氧化钠、氧化镁、氧化钙和氢氧化钾中的一种或几种，所述中和反应的温度优选为30?80°C，更优选为40?60°C，最优选为45?55°C ;所述中和反应后溶液的pH至优选为2?6，更优选为3?5，最优选为4?5 ;所述过滤的方式优选为预涂和助滤，更优选为板框过滤或烛式过滤；所述预涂剂优选为硅藻土、废活性炭、珍珠岩和木糖渣中的一种或几种，更优选为硅藻土和废活性炭中的一种或两种；所述预涂量优选为O?3kg/m2，更优选为0.5?1.5kg/m2;所述助滤剂为硅藻土、废活性炭和珍珠岩中的一种或几种，更优选为硅藻土和废活性炭中的一种或两种；所述过滤的温度优选为30?80°C，更优选为40?60°C，最优选为45?55°C ;所述过滤的次数优选为I?4次，更优选为2?3次。
[0035]所述糖液优选按照以下方法制备:
[0036]将含有木质素的物质与复合酸混合反应，得到糖液；
[0037]所述复合酸包括二氧化硫、非氧化性酸和亚硫酸盐，
[0038]所述非氧化性酸为磷酸、硫酸、草酸和醋酸中的一种或几种，
[0039]所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁和亚硫酸钙中的一种或几种。
[0040]具体的，本发明对所述含有木质素的物质没有特殊要求，优选选自玉米芯、芦苇、豆杆和棉杆中的一种或几种；更优选为玉米芯或芦苇；最优选为玉米芯。本发明的原料优选经过粉碎，本发明对于粉碎用的仪器或粉碎得到的目数不进行限定，本领域技术人员熟知的酸解粉碎的仪器和目数即可。
[0041]本发明中所述复合酸包括