一种新型染料分散剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型染料分散剂的制备方法，主要反应原料为：碱木素，淀粉，磺化剂和醛类化合物。所述碱木素为稻草、玉米秸秆、甘蔗渣、小麦秸秆等造纸黒液酸析而得，其质量百分数为90%；所述改性淀粉为玉米、小麦、木薯、红薯、马铃薯、藕等淀粉磺化改性制得。该制备方法先将碱木素配制成15%~45%质量分数的水溶液然后加入磺化剂制得磺化碱木素，然后加入磺化改性淀粉和醛类化合物进行缩合反应制得改性淀粉‑碱木素磺酸盐。本发明专利技术制备的分散剂具有优良的分散性能和耐热性能，有效增加对资源的合理利用，具有显著的社会效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种新型染料分散剂及其制备方法
本专利技术涉及染料分散剂
，具体涉及一种新型新型染料分散剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，我国染料工业发展迅速，染料的产量和产值持续增长，与此同时，染料的品种也不断增多，其中仅分散染料的品种就超过100个。而分散染料在使用过程中必须要用到染料分散剂，分散剂的主要作用是作为稀释剂，能分散介质，且能有助于降低染料颗粒的粒径，使染料更稳定地分散在水溶液中。木质素是一种存在于大部分陆地植物木质部分的复杂高分子化合物，在自然界中是仅次于纤维素的第二大可再生天然有机物。目前纤维素已经在工业和生活中得到了很好的发展和利用，而作为第二大天然高分子材料的木质素在工业上的利用率却不足10％，大部分以“黒液”浓缩的方式直接烧掉，造成了严重的环境污染和资源浪费。按照制浆工艺，工业木质素可分为碱木质素和木质素磺酸盐，分别来自于碱法制浆和亚硫酸盐制浆，而我国80％的制浆方法为前者，所以以碱木素为原料，对其改性制备高附加值产物具有重要意义。同时，淀粉是自然界产量仅次于纤维素的多糖类天然高聚物，它以冷水不溶的微小颗粒(直径为1μm到100μm或者更大)广泛存在于高等植物的种子、根茎、果实甚至叶子中。由于淀粉原料来源广泛，种类多，产量丰富，而且我国是一个农业大国，农产品种类多，淀粉资源极为丰富、廉价。因此研究和开发淀粉改性的分散剂不存在资源局限。现有对于淀粉的利用手段有限，达不到人们预期的目标。将改性碱木素用作染料分散剂的优点主要有：(1)原料来源广泛、具有可再生性、绿色环保且成本低；(2)与不同染料体系具有较好的兼容性；(3)分散效果好。但是，木质素染料分散剂还存在一些问题，木质素中含有大量的酚羟基，其对偶氮染料的还原以及对纤维的沾污严重，木质素染料的耐高温稳定性一般等，这些严重影响着染料上染的质量，上述问题已成为主要探讨方向。如何更多地在分散剂中引入更多的亲水基，提高其水溶性和分散性能，并且同时降低其对纤维的沾污，是制备更优木质素染料分散剂的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型染料分散剂的制备方法；本专利技术以酸析碱木素、淀粉为主要原料，先对碱木素进行磺化，在木质素分子中接入磺酸基，制备磺化碱木素；然后对淀粉进行改性，主要包括淀粉的氧化和磺化，最终在醛类化合物的作用下进行缩合；制备的改性淀粉-碱木素磺酸盐分散剂具有更多的磺酸基含量，对分散染料的分散性能优异，同时提高了分散染料的分散稳定性，减少了木质素对纤维的沾污。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种新型染料分散剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)将酸析所得碱木素配制成质量分数15％～40％的水溶液加入反应釜中，然后加入磺化剂，升温至70～110℃，反应30～60min，保温1～3h，得到磺化碱木素溶液；(2)将淀粉和水配制成质量分数为20％～30％的淀粉乳，加入反应釜中，再用氢氧化钠将淀粉乳的pH值调至9～11，加入氧化剂，在35～50℃继续搅拌反应3～6h，用酸将其pH调至6.5～7.5，然后过滤、烘干得到中间产物氧化淀粉；再将有机溶剂加入反应釜，边搅拌边加入氧化淀粉，控制温度25～55℃，缓慢滴加磺化剂与有机溶剂的混合物，控制总反应浓度为20％～45％，搅拌1～3h后终止反应，然后过滤、烘干，即得改性淀粉；(3)将步骤(1)、(2)反应制得的磺化碱木素溶液和改性淀粉配制成质量分数30％～45％的混合物，加入反应釜中，将其pH调至10～12.5，再加入醛类化合物，升温至80～120℃，反应4～8h，得到新型分散剂溶液，最后经喷雾干燥制得粉状改性淀粉-碱木素染料分散剂。在一些具体实施方式中，所述酸析所得碱木素是以稻草、玉米秸秆、甘蔗渣、小麦秸秆造纸黒液为原料，用40％硫酸溶液将黑液pH值调节为2.0～3.0，在65℃左右酸析、过滤所得到的碱木素。在一些具体实施方式中，所述的磺化剂为氨基磺酸、对氨基苯磺酸、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、氯磺酸中的一种或多种；步骤(1)中磺化碱木素时磺化剂用量为碱木素质量的15％～35％；步骤(2)中磺化淀粉时磺化剂用量为氧化淀粉的8％～25％。在一些具体实施方式中，所述步骤(2)中的氧化剂为次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾或过硫酸盐；氧化剂用量为淀粉质量的2％～8％。在一些具体实施方式中，所述步骤(2)中的有机溶剂为吡啶、三乙胺、甲苯、甲酰胺或乙醇。在一些具体实施方式中，所述步骤(2)中氧化淀粉磺化反应浓度为20％～45％。在一些具体实施方式中，所述步骤(3)中的醛类化合物为甲醛、乙醛、丙烯醛或苯甲醛。在一些具体实施方式中，所述步骤(3)中，以质量份数计，反应原料的配比为：磺化碱木素30～70份，改性淀粉10～40份，醛类化合物2～30份。在一些具体实施方式中，所述方法具体包括如下步骤：(1)取碱木素与水配制成30％的溶液加入反应釜中，再加焦亚硫酸钠，升温至90℃反应60min；得到磺化碱木素。(2)将淀粉与水配制成20％的淀粉乳，装入反应釜中，40℃下水浴加热，用氢氧化钠将淀粉乳的pH值调为10，缓慢滴加5％的次氯酸钠，搅拌5h后，停止反应，经过过滤、洗涤和烘干，制得氧化淀粉；将氧化淀粉与甲酰胺配制成的淀粉乳，置反应釜中，控制温度为35℃，然后缓慢滴加氯磺酸与甲酰胺配制的混合物，反应2h后，终止反应，经过过滤、洗涤和烘干，即得改性淀粉。(3)将步骤(1)、(2)反应制得的磺化碱木素溶液含量30％和改性淀粉和水加入反应釜中，将其pH调至10，再加入乙醛，升温至90℃，反应5h，得到新型分散剂溶液，最后经喷雾干燥制得粉状改性淀粉-碱木素染料分散剂。依据前述所述方法获得的新型染料分散剂，以所述染料分散剂的总质量计，硫酸钠的含量在8％以下；钙离子和镁离子总含量在0.05％以下，150℃耐热稳定性为4级以上。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术将分别接入亲水基团的碱木素和改性淀粉同时进行缩合反应，以提高其耐热性，改善亲水性，制得的分散剂具有很好的分散性能和耐热稳定性，且该制备反应有效利用可再生物质，具有可持续发展性。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。但本专利技术要求保护的范围不局限于实施例的表述范围。以下提及的“碱木素”是以稻草、玉米秸秆、甘蔗渣、小麦秸秆造纸黒液为原料，用40％硫酸溶液将黑液pH值调节为2.0～3.0，在65℃左右酸析、过滤所得到的碱木素，其中稻草、玉米秸秆、甘蔗渣、小麦秸秆造纸黒液是外购所得。”实施例1(1)取碱木素100g与水配制成30％的溶液加入反应釜中，再加入氨基磺酸15g，升温至90℃反应40min；得到磺化碱木素；(2)将60g淀粉与水配制成20％的淀粉乳，装入反应釜中，35℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型染料分散剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：/n（1）将酸析所得碱木素配制成质量分数15%~40%的水溶液加入反应釜中，然后加入磺化剂，升温至70~110℃，反应30~60min，保温1~3h，得到磺化碱木素溶液；/n（2）将淀粉和水配制成质量分数为20%~30%的淀粉乳，加入反应釜中，再用氢氧化钠将淀粉乳的pH值调至9~11，加入氧化剂，在35~50℃继续搅拌反应3~6h，用酸将其pH调至6.5~7.5，然后过滤、烘干得到中间产物氧化淀粉；再将有机溶剂加入反应釜，边搅拌边加入氧化淀粉，控制温度25~55℃，缓慢滴加磺化剂与有机溶剂的混合物，控制总反应浓度为20%~45%，搅拌1~3h后终止反应，然后过滤、烘干，即得改性淀粉；/n（3）将步骤（1）、（2）反应制得的磺化碱木素溶液和改性淀粉配制成质量分数30%~45%的混合物，加入反应釜中，将其pH调至10~12.5，再加入醛类化合物，升温至80~120℃，反应4~8h，得到新型分散剂溶液，最后经喷雾干燥制得粉状改性淀粉-碱木素染料分散剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型染料分散剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）将酸析所得碱木素配制成质量分数15%~40%的水溶液加入反应釜中，然后加入磺化剂，升温至70~110℃，反应30~60min，保温1~3h，得到磺化碱木素溶液；
（2）将淀粉和水配制成质量分数为20%~30%的淀粉乳，加入反应釜中，再用氢氧化钠将淀粉乳的pH值调至9~11，加入氧化剂，在35~50℃继续搅拌反应3~6h，用酸将其pH调至6.5~7.5，然后过滤、烘干得到中间产物氧化淀粉；再将有机溶剂加入反应釜，边搅拌边加入氧化淀粉，控制温度25~55℃，缓慢滴加磺化剂与有机溶剂的混合物，控制总反应浓度为20%~45%，搅拌1~3h后终止反应，然后过滤、烘干，即得改性淀粉；
（3）将步骤（1）、（2）反应制得的磺化碱木素溶液和改性淀粉配制成质量分数30%~45%的混合物，加入反应釜中，将其pH调至10~12.5，再加入醛类化合物，升温至80~120℃，反应4~8h，得到新型分散剂溶液，最后经喷雾干燥制得粉状改性淀粉-碱木素染料分散剂。


2.根据权利要求1所述的一种新型染料分散剂的制备方法，其特征在于，所述酸析所得碱木素是以稻草、玉米秸秆、甘蔗渣、小麦秸秆造纸黒液为原料，用40%硫酸溶液将黑液pH值调节为2.0～3.0，在65℃左右酸析、过滤所得到的碱木素。


3.根据权利要求1所述的一种新型染料分散剂的制备方法，其特征在于，所述的磺化剂为氨基磺酸、对氨基苯磺酸、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、氯磺酸中的一种或多种；
步骤（1）中磺化碱木素时磺化剂用量为碱木素质量的15%~35%；
步骤（2）中磺化淀粉时磺化剂用量为氧化淀粉的8%~25%。


4.根据权利要求1所述的一种新型染料分散剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的氧化剂为次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾或过硫酸盐；氧化剂用量为淀粉质量的2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王政伟，沈佳斌，丁继英，
申请(专利权)人：浙江五龙新材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33