木质素知识汇总
编者注:本文理论知识内容部分参考了日本中野先生的“木质素的化学”一书,经本人理解和整理而成,产销现状则为本人结合自身了解情况所写,仅供参考,如有转载,请注明转载自本博客。
一木质素类分散剂产品的种类及主要用途
(1)木质素类分散剂产品的种类划分
从结构上划分,因单体不同,木质素分为3种,紫丁香基木质素(酚羟基两个邻位为甲氧基),愈创木基木质素(酚羟基1个邻位为甲氧基),对羟基苯基木质素,通常木质素以磺酸盐形式加以利用,以苯丙烷基为结构单元,含有大量酚羟基和甲氧基,苯甲醇基,非苯甲甲基醚及羧基,是一种多功能分子。
木质素侧链上可发生的反应:侧链官能团反应主要是烷基化,酰化,异氰化,酚化。
从制作工艺上来讲,主要分为酸法木质素磺酸盐和碱法木质素磺酸盐;酸法木质素磺酸盐由亚硫酸盐制浆的过程中直接生产,酸法:用72%硫酸溶解植物纤维,经有机溶剂提取后,使木质素沉淀后再磺化而成,产品PH一般弱酸性至中性;碱法木质素磺酸盐又称为硫酸盐木质素,产品PH一般都呈碱性,以烧碱溶液在170~180℃处理试料,提取木质素,在提取液中加酸酸化而沉淀分离,再磺化后精制而得。硫酸盐木质素为碱法制浆,世界纸浆中约60%为亚硫酸盐和硫酸盐化学浆,日本化学浆中约90%为硫酸盐浆,主要是由于硫酸盐法对原料树种的适应性强,该法是由苛性钠蒸煮方法的改良方法,蒸煮液由氢氧化钠和硫化钠组成,通常也被称为碱法蒸煮,由于有硫酸钠存在,脱木质素速度比苛性钠法快(脱木质素速度随着硫化度增加而增加),有硫化钠存在时,木质素可保持低分子状态 ,使脱木质素反应顺利进行,随着磺化反应的进行,木质素的羟基减少(被磺酸基取代),但木质素磺酸盐中仍有部分非磺酸基硫存在,被称为非磺酸型硫或中性硫
从磺酸盐的种类划分,可分为钙盐,钠盐,镁盐(一般芦苇提取),一般现有钙盐,再置换为钠盐。
从含糖量上来划分,木质素可分为两类,一种是高糖木质素,用于有色金属采掘行业,陶瓷行业等,一种是低糖木质素,用于农药,印染等。
糖含量的高低会影响到木质素的分散和粘结的性能,糖含量越低,分散性越好,糖含量越高,粘结性越好,当然跟分子量等指标也有关系,所以通常用于农药的木质素还原糖(或者叫还原物质)含量都小于3%,这样能提高更好的分散性能,而且生产上,低糖的木质素也比高糖的木质素更容易生产,黏度更低一些。
(2)木质素的磺化和分子量
磺化木质素分散剂的关键:水不溶的木质素中引入磺酸基,常用的磺化基为亚硫酸氢钠,亚硫酸钠,二氧化硫等,磺化方法为高温高压磺化法,常压磺甲基化法,常压氧化磺化法;不同磺化方法,磺化位置不一样。
磺化度:每1000克木质素所含磺酸基的摩尔数,一般而言,磺化度高,亲水性好,分子量会小一些。随着磺化反应的进行,木质素的羟基数量减少。
磺化度的测定方法:离子交换-电导测定,即先用阳离子交换树脂将其转变为木质素磺酸,而后在水溶液中以氢氧化钠进行电导滴定,但该法精密度比较差
分子量:一般固定一种木材制浆,并使用超滤设备进行分子量切割,可以得到较为均匀的分子量分布,一般而言现