一種葵花籽殼木質素的一次接枝化學改性的方法與流程
2023-11-11 00:12:17
本發明涉及陶瓷添加劑技術領域，尤其涉及一種葵花籽殼木質素的一次接枝化學改性的方法。
背景技術：
陶瓷添加劑是應用在陶瓷工業中，能滿足多項工藝和性能的需求而添加的一類化學添加劑的總稱，主要分為有機物質、無機物質及兩者的複合物、衍生物等。其在陶瓷生產過程中添加量不大，但起到的作用卻是不可忽視的：其作為過程性添加劑，能夠改善工藝流程，提高生產效率；作為功能性添加劑，能夠改善陶瓷製品的質量，滿足不同使用性能的需要。
木質素基陶瓷添加劑中代表物質為木質素磺酸鹽，是一種陰離子型表面活性劑，擁有良好的吸附與分散性能，應用在陶瓷漿料中能夠分解成大分子陰離子和金屬陽離子，其中陰離子帶負電荷，帶負電荷的陰離子吸附在陶土顆粒表面會產生一定的靜電斥力，從而使陶土顆粒分散開來；同時，木質素磺酸鹽的親水基團吸附在陶土顆粒的周圍能夠進一步阻礙陶土的團聚，從而提高陶瓷漿料的流動性。然而目前很多對木質素基添加劑的應用，只是單純地將鹼木素磺化，或者將亞硫酸鹽法製漿過程中生成的黑液直接噴霧乾燥後製成減水劑產品，由於黑液中含雜質多，製漿縮合反應嚴重，導致其活性基團減少，減水效果較差，限制了其在陶瓷領域的應用。作為陶瓷行業節能降耗的關鍵性技術之一，高效、經濟、性能穩定、無副產物的環境友好型陶瓷添加劑的研發意義重大。
技術實現要素：
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種葵花籽殼木質素的一次接枝化學改性的方法。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種葵花籽殼木質素的一次接枝化學改性的方法，製備出的改性木質素可以作為陶瓷添加劑添加到陶瓷漿料的製備中。
所述的一種葵花籽殼木質素的一次接枝化學改性的方法，葵花籽木質素的具體提取方法如下：
（1）將葵花籽殼用蒸餾水洗乾淨，烘箱中以60-70℃烘乾，粉碎，過篩，得50-60目樣品，然後與2-3倍量的甲苯乙醇等體積混合溶液混合，置於索式抽提器中加熱至60-70℃抽提4-5小時，過濾，將產物放入烘箱中65-75℃烘乾6-8小時，得預處理後的葵花籽殼粉；
（2）將適量處理後的葵花籽殼粉放入15-16倍量的濃度為90wt%的醋酸溶液中，加入處理後的葵花籽殼粉質量10%的濃度為4wt%鹽酸作為催化劑，加熱至110-115℃，油浴下以300-400轉/份的速度攪拌120-150分鐘，自然冷卻後過濾，將濾渣用濃度為90wt%的醋酸溶液衝洗1-2次後用去離子水繼續衝洗至中性，然後將其在60-65℃條件下減壓濃縮，加入10-12倍量的去離子水攪拌後靜置沉澱，離心分離，將沉澱物冷凍乾燥即可。
所述的一種葵花籽殼木質素的一次接枝化學改性的方法，具體步驟如下：
（1）將一定量的葵花籽殼木質素加入10-12倍量的去離子水中，攪拌至完全溶解，然後通入氮氣保護下加熱至50-55℃，加入適量的硫酸亞鐵銨，以300-400轉/分的速度攪拌反應20-30分鐘；
（2）將一定量的丙烯酸和對乙烯基苯磺酸鈉單體加入總量10-120倍量的去離子水，攪拌均勻後用適量的濃度為25wt%的氨水調節體系ph為6-7，通入氮氣保護下，加入過硫酸鉀，加熱至60-70℃攪拌反應15-20分鐘；
（3）將步驟（1）產物與步驟（2）產物按照2-2.5:1的比例混合，加入總量0.3-0.4%的n，n－亞甲基雙丙烯醯胺，以500-600轉/分的攪拌狀態下加熱至70-75℃，恆溫反應4.5-5小時，反應結束後，將反應產物加入1.5-2倍量的無水乙醇中進行攪拌，靜置60-90分鐘後過濾，將得到的固體產物放入烘箱中，以60-70℃乾燥2-3小時即可。
一種葵花籽殼木質素的一次接枝化學改性的方法的具體步驟，步驟（1）中所述的硫酸亞鐵銨的添加量是葵花籽殼木質素的2-3%。
一種葵花籽殼木質素的一次接枝化學改性的方法的具體步驟，步驟（2）中所述的過硫酸鉀的添加量是丙烯酸與對乙烯基苯磺酸鈉總量的1.5-2%。
一種葵花籽殼木質素的一次接枝化學改性的方法的具體步驟，步驟（2）中所述的丙烯酸和對乙烯基苯磺酸鈉單體的物質的量比為2:1。
本發明的優點是：本發明首先利用葵花籽殼進行木質素的提取，廢物利用節約了資源，同時葵花籽殼中的木質素含量豐富，同時採用醋酸法提取木質素，此方法提取的木質素分散性能好，均一性較好，含有較多的活性官能團：酚羥基、甲氧基等，為下面木質素的化學改性提供了良好的基礎；然後利用硫酸亞鐵銨引發木質素，過硫酸鉀引發丙烯酸和對乙烯基苯磺酸鈉，將兩種引發後的物質混合，在n，n－亞甲基雙丙烯醯胺的作用下進行交聯反應，控制一定的添加量，增大單體的濃度，木質素與單體的碰撞機率大，就可以很容易的將將丙烯酸和對乙烯基苯磺酸鈉單體分子接枝在木質素的結構上；與現有技術只是單純的對木質素進行鹼化等改性工藝先比，雙重有機單體對木質素的改性，能夠進一步提高木質素的分散性、溶脹性，穩定性，且採用一次接枝的工藝，簡化了改性工藝，提高了生產效率，同時減少了原料消耗。
利用本發明製備出來的改性葵花籽殼木質素，生產效率高效、對環境友好，添加到陶瓷漿料的製造過程中，可以提高陶瓷漿料的球磨效率，分散性能，且性能穩定，同時利用此陶瓷漿料製成的陶瓷坯體，強度得到提升。
具體實施方式
一種葵花籽殼木質素的一次接枝化學改性的方法，製備出的改性木質素可以作為陶瓷添加劑添加到陶瓷漿料的製備中。
所述的一種葵花籽殼木質素的一次接枝化學改性的方法，葵花籽木質素的具體提取方法如下：
（1）將葵花籽殼用蒸餾水洗乾淨，烘箱中以60℃烘乾，粉碎，過篩，得50目樣品，然後與2倍量的甲苯乙醇等體積混合溶液混合，置於索式抽提器中加熱至60℃抽提4小時，過濾，將產物放入烘箱中65℃烘乾6小時，得預處理後的葵花籽殼粉；
（2）將適量處理後的葵花籽殼粉放入15倍量的濃度為90wt%的醋酸溶液中，加入處理後的葵花籽殼粉質量10%的濃度為4wt%鹽酸作為催化劑，加熱至110℃，油浴下以300轉/份的速度攪拌120分鐘，自然冷卻後過濾，將濾渣用濃度為90wt%的醋酸溶液衝洗1次後用去離子水繼續衝洗至中性，然後將其在60℃條件下減壓濃縮，加入10倍量的去離子水攪拌後靜置沉澱，離心分離，將沉澱物冷凍乾燥即可。
所述的一種葵花籽殼木質素的一次接枝化學改性的方法，具體步驟如下：
（1）將一定量的40g葵花籽殼木質素加入10倍量的去離子水中，攪拌至完全溶解，然後通入氮氣保護下加熱至50℃，加入0.8g硫酸亞鐵銨，以300轉/分的速度攪拌反應20分鐘；
（2）將13g丙烯酸和對7g乙烯基苯磺酸鈉單體加入總量10倍量的去離子水，攪拌均勻後用適量的濃度為25wt%的氨水調節體系ph為6，通入氮氣保護下，加入0.3g過硫酸鉀，加熱至60℃攪拌反應15分鐘；
（3）將步驟（1）產物與步驟（2）產物混合，加入1.98gn，n－亞甲基雙丙烯醯胺，以500轉/分的攪拌狀態下加熱至70℃，恆溫反應4.5小時，反應結束後，將反應產物加入1.5倍量的無水乙醇中進行攪拌，靜置60分鐘後過濾，將得到的固體產物放入烘箱中，以60℃乾燥2小時即可。