[理学]造纸废液中木质素合成固沙高分子材料.pdf

要 本研究解决利用造纸废液中木质素合成固沙高分子材料的基本理论问题，提 出木质素固沙高分子材料的合成理论。 首先以香草醇等六种化合物为木质素模型物，研究了侧链-C 上官能团和苯 环C-3 、C-5 位甲氧基的取代情况对羟甲基化反应的影响。结果表明：苯环在羟 甲基化反应过程中引入了羟甲基，羟甲基化反应可以发生在苯环未取代的C-3 和 C-5 位。木质素模型物的 位基团对苯环的羟甲基化反应有重要的影响，与 位 为醛基的模型物比较， 位为羟基的模型物较易发生羟甲基化。在羟甲基化反应 反应过程中会发生坎尼扎罗反应。 其次，将羟甲基化木质素模型物与甲醛、尿素缩合，研究其反应机理。结果 表明：在缩合反应过程中引入了酰胺基团。脲醛加成反应生成物主要为一羟甲基 脲。之后，一羟甲基脲中的活泼氨基氢原子与羟甲基化木质素模型物中的羟甲基 在酸性条件下发生脱水交联反应，形成较多的 “木质素-脲醛-木质素”结构的交 联产物。 最后，选用粗碱木质素、纯化碱木质素、木质素磺酸盐为原料。根据不同木 质素芳环结构合成固沙材料的反应差异性，提出木质素固沙材料的合成理论，为 选择合适的制浆废液提供依据。结果表明：木质素羟甲基化反应的最适pH 为11。 木质素羟甲基化反应程度与木质素所含结构比例有关，与木质素所连接基团有 关，而且同种木质素的羟甲基化反应程度与木质素含量成正比。木质素经过缩合 反应后，体系的粘度得到提高。与木质素磺酸盐相比，粗碱木质素在酸性条件下 的溶解性较差，会有部分析出，从而使得其粘度较低。 合成木质素固沙材料选用木质素磺酸盐为原料较为理想。但是对粗碱木质素 改性方法进行适当改进，也可以提高其作为木质素固沙材料的应用性。 关键词：木质素；模型物；羟甲基化；缩合；交联反应 Study on the Synthetical Mechanism of Lignin Sand Stabilizer Abstract The basic theoretical problem about using lignin from the paper-making waste liquor to synthetize sand stabilizer was solved so that the synthetical theory could be proposed in the research. Firstly, Six lignin model compounds were reacted with formaldehyde to investigate the effects of the functional group on -C and the substitution of methoxyl on C-3 and C-5 on the hydroxymethylization of lignin. The results showed that the hydroxylmethyl could be introduced after modification. The reaction could occur on free C-3 and C-5. The functional group on -C also played an important role on hydroxylmethylation. Compared with the model compounds with -hydroxyl, the compounds with -aldehyde introduced less hydroxylmethyl. Cannizzuro reaction also happened in the process. Secondly, hydroxymethylated lignin model compounds were reacted with formaldehyde and urea to study the reaction mechanism. The results showed that the amide could be