氨基木质素的制备方法

文档序号:34546438发布日期:2023-06-27 20:56阅读:65来源:国知局

本发明涉及生物质精炼领域,具体提供一种氨基木质素的制备方法。


背景技术:

1、木质纤维生物质原料主要包括纤维素、半纤维素和木质素三大组分,是地球上最为丰富的可再生资源。木质纤维生物质可用于生物质燃料和生物基产品的可持续生产,这将会减少对不可再生的化石资源的依赖。但是,由于木质纤维生物质结构高度复杂,对温和的化学和生物处理具有顽抗性,从而很难被彻底分离成纤维素、半纤维素和木质素。从本质上讲,造成木质纤维顽抗性的主要原因在于木质素的存在;因此,充分脱木质素被认为是提高生物质资源高值化利用的关键之一。将木质素从木质纤维生物质中适当分离可以提高下游过程的效率。最近对木质素价值认识的提高使其在生物炼制中获得了大量关注,木质素具有可持续转化为多功能生物基聚合物的良好前景。

2、在植物细胞壁的木质化过程中,由于木质素单体之间不同的连接键随机组合,并且其含量各不相同,使得在自由基耦合过程中形成的木质素聚合物没有规律性重复的结构单元,导致木质素具有高度异构性和复杂性。尽管木质素是芳香族化合物最大的天然原料,但在分级过程中存在的结构异构、不溶性、不良转化和缩合现象是优选木质素和对其进一步升级利用所面对的严峻挑战。

3、具有不同官能团(羧基、羟基、氨基、磺酸基等)的木质素可大大提高其本身的化学反应活性,根据官能团的不同,可以用来制备不同功能性的木质素基材料,这是木质素高值化利用最主要的途径。而目前通过木质纤维原料的分离,获得木质素通常只含有少量的羧基和羟基。想要得到具有丰富特定官能团的木质素,需要经过木质素的化学改性处理。

4、氨基木质素由于其独特的性质和较高的化学反应活性受到了人们的青睐,然而,由木质素的氨基化改性获得的氨基木质素,氨基的含量较少,且其处理过程十分复杂。


技术实现思路

1、本发明是针对上述现有技术的不足,提供一种可大幅度提高氨基含量的氨基木质素的制备方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:氨基木质素的制备方法,其特点是以苯胺溶剂体系对木质纤维原料的预处理,将木质纤维原料中的木质素原位氨化改性为氨基木质素,得到具有较高的氨基含量的木质素产品。

3、主要的反应为苯胺苯环邻对位的活性位点与木质素侧链位置发生芳香族化合物的取代发应生成碳碳键,苯胺作为反应物直接参与反应,整个反应体系中无解离形成的铵根离子参与,无氧化反应的发生。木质素在降解的同时发生苯胺的取代反应,苯胺即可与原料细胞壁中的木质素发生反应,也会在已溶解在体系中的木质素分子结构上发生。达到了良好的木质素脱除效率,并且具有较强的原料适应性,木材与非木材原料都可。

4、氨基木质素的制备方法,包括:

5、s1.将木质纤维原料与预处理药液混合,在一定温度下充分反应,分离得到提取液和残余固体纤维素,所述预处理液为一定浓度的苯胺溶液;

6、s2.提取液浓缩、纯化得到氨基木质素。

7、作为优选,木质纤维原料与预处理药液的质量体积比为1:(1-50),优选为1:(5-20),特别优选为1:(5-15)。

8、作为优选,预处理液中苯胺的质量分数为0.1%-90%,优选为1%-30%,特别优选为1%-15%。

9、作为优选,苯胺溶液的溶剂为水、有机酸、无机酸、有机醇和/或低共熔溶剂(des)。

10、作为优选,所述有机酸为甲酸、乙酸、乙二酸和/或乳酸。

11、作为优选,所述无机酸为硫酸、盐酸、硝酸和/或磷酸。

12、作为优选,所述有机醇为甲醇和/或乙醇。

13、作为优选,所述低共熔溶剂(des)为氯化胆碱与草酸、乳酸、甲酸、乙二醇的共混溶液。

14、作为优选,步骤s1预处理反应温度为80-200℃,优选为100-180℃,特别优选为120-150℃。

15、作为优选,步骤s1预处理反应时间为1-500min,优选为30-180min,特别优选为60-120min。

16、步骤s2中,可采用任意一种本领域技术人员公知的氨基木质素纯化方法浓缩、纯化得到氨基木质素。例如,将提取液蒸发浓缩后,利用四氢呋喃和乙醚对浓缩液进行纯化干燥,进而得到氨基木质素产品。

17、本发明所述木质纤维原料可选用阔叶材、针叶材或非木材中的任一种或两种以上的混合物。优选为阔叶材,如杨木、桉木、松木、竹子等。

18、和现有技术相比,本发明的氨基木质素的制备方法具有以下突出的有益效果:(一)预处理过程中的多组分反应,使木质纤维原料中的木质素在被降解脱木质素的同时被氨基化改性,一步分离过程直接获得氨基化木质素;

19、(二)得到的氨基木质素中氨基含量较高,反应活性得到明显提高,有利于对木质纤维素生物质进行全面、有效地高值化利用;

20、(三)制备操作流程简单,溶剂易回收利用,无二次污染。



技术特征:

1.氨基木质素的制备方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的氨基木质素的制备方法,其特征在于:木质纤维原料与预处理药液的质量体积比为1:(1-50)。

3.根据权利要求1或2所述的氨基木质素的制备方法,其特征在于:预处理液中苯胺的质量分数为0.1%-90%。

4.根据权利要求3所述的氨基木质素的制备方法,其特征在于:苯胺溶液的溶剂为水、有机酸、无机酸、有机醇和/或低共熔溶剂。

5.根据权利要求4所述的氨基木质素的制备方法,其特征在于:

6.根据权利要求1所述的氨基木质素的制备方法,其特征在于:预处理反应温度为80-200℃。

7.根据权利要求6所述的氨基木质素的制备方法,其特征在于:预处理反应时间为1-500min。

8.根据权利要求1所述的氨基木质素的制备方法,其特征在于:所述木质纤维原料为阔叶材、针叶材或非木材中的任一种。


技术总结
本发明公开了一种氨基木质素的制备方法,属于生物质精炼领域。所述方法包括:S1.将木质纤维原料与预处理药液混合,在一定温度下充分反应,得到提取液和残余固体纤维素,所述预处理液为一定浓度的苯胺溶液;S2.提取液浓缩、纯化干燥得到氨基木质素。与现有技术相比,本发明方法通过一步分离过程直接获得氨基化木质素,工艺简单、产品中氨基含量高,具有很好的推广应用价值。

技术研发人员:张永超,刘彩云,傅英娟,秦梦华
受保护的技术使用者:齐鲁工业大学(山东省科学院)
技术研发日:
技术公布日:2024/1/13
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