Page 217 - 《精细化工》2021年第1期
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第 1 期 李 宁，等: 不同木质素磺酸钠对豆粕胶黏剂性能的影响 ·207·
工业木质素磺酸钠（木钠）主要来自于亚硫酸 剂股份有限公司；浓盐酸（质量分数 36%~38%）、
盐法制浆造纸工艺的副产物，其来源广泛且丰富。 NaOH、羟甲基磺酸钠（HOCH 2 SO 3 Na，质量分数
作为自然界生物质资源木质素的衍生物之一，木钠 97%），AR，国药集团化学试剂有限公司；氯磺酸
的分子结构较为复杂，目前尚不能确定。且不同来 （ClSO 3H，质量分数 99%），萨恩化学技术（上海）
源、不同种类的木钠分子结构也存在较大差异，因 有限公司。桉树单板（400 mm×400 mm×1.5 mm，
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此其物理化学性质也不同 。相较于木质素来说， 含水率 10%）、杨木单板（400 mm×400 mm×1.5 mm，
木钠中含有大量的磺酸基团，亲水性较好，因此具 含水率 11%），嘉善中汇木业有限公司。
有更广阔的应用前景。木钠作为添加剂较早应用于 Nicolet is10 型傅里叶变换红外光谱仪、HAAK
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水煤浆体系 。郭睿等 将木钠通过水溶液聚合进行 MARSⅡ型旋转流变仪，美国赛默飞世尔公司；
接枝共聚，发现其接枝共聚物对煤制浆的降黏作用 Waters 1525 型凝胶渗透色谱仪，美国沃特世公司；
良好。木钠虽然来源广泛、成本低、可再生，但是 XLB 型平板硫化机，中国青岛亚东橡机有限公司；
大部分的木钠尚未得到充分有效的利用。 CMT4000 系列微机控制电子万能试验机，深圳市新
豆粕基木材胶黏剂是在可持续发展背景下又重 三思材料检测有限公司；Vario ELⅢ型元素分析仪，
新引起社会各界关注的胶黏剂，有望替代传统的醛 德国艾力蒙塔公司；Sigma 701 型表面张力仪，瑞典
基胶黏剂，而其目前存在的主要问题是黏度大、胶 百欧林公司；STA 409 PC 型热重分析仪，德国耐驰
[4]
合强度低等 。使用一般的改性剂对豆粕胶进行改 公司。
性在提高其胶合强度的同时，黏度也会随之增大。 1.2 木质素的两种磺化方法
目前，研究较多的对豆粕胶降黏效果较好的改性剂 1.2.1 木质素的氯磺酸改性
为环氧树脂 [5-7] ，但大量加入环氧树脂会提高豆粕胶 常温（25 ℃）下，向装有冷凝管、搅拌桨、温
[8]
成本。LI 等 用十二烷基硫酸钠（SDS）与聚乙二 度计的四口瓶中加入 4.5 g（0.039 mol）氯磺酸、
醇二缩水甘油醚（PEGDE）改性豆粕胶，发现 SDS 22 mL 三氯甲烷、3.0 g 玉米芯木质素，搅拌反应
虽然可以提高豆粕胶胶合强度，但改性后的豆粕胶 2.0 h。用浓度为 3.0 mol/L NaOH 调节 pH 至碱性继
黏度也急剧增大，限制了其实际应用。而木钠具有 续反应 1.5 h，反应停止后，以浓度为 1.0 mol/L HCl
[9]
阴离子表面活性剂性质 ，因此，本文以木钠替代 溶液调节体系 pH 至中性，将混合液转移至截留相
SDS 改性豆粕胶。另一方面，由于水性聚酰胺（PAE）
对分子质量（简称分子量）为 500 的透析袋透析 48 h，
相比环氧树脂更为廉价，且能够更好地提高豆粕胶 冷冻干燥（将样品在液氮中冷却，然后置于室温下
的耐水性，故以 PAE 作为另一种改性剂 [10] 。
进行减压升华脱水 72 h，至样品完全干燥，下同）
本文将实验室自制磺化木质素（SL）和磺甲基
后用研钵捣碎，即得棕褐色 SL 样品。木质素的氯
化木质素（HSL）以及直接采购的液体木钠（LSL）、
磺酸改性路线如下所示：
商品木钠（CSL）4 种不同来源木钠，分别与 PAE
协同改性豆粕胶，研究其对豆粕胶流变性能以及胶
合强度的影响。该研究可为木钠在生物质胶黏剂方
面的功能化利用奠定实验基础，对豆粕基木材胶黏
剂的工业化应用提供技术支撑。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
豆粕粉（SF）（蛋白质质量分数为 40%~45%，
以绝干样品为基准，过筛 160 目备用），河南德邻生
1.2.2 木质素的磺甲基化改性
物制品有限公司；玉米芯木质素（Lignin，将玉米
将 3.0 g 玉米芯木质素、9.0 g（0.067 mol）羟甲
芯木质素溶于甲醇中，密闭超声 2 h，抽滤取清液，
在 45 ℃烘箱中烘至恒重后使用）、LSL（固体质量 基磺酸钠和 150 mL 浓度为 3.0 mol/L NaOH 溶液置
分数 58%，提纯方法同玉米芯木质素），济南圣泉集 于反应瓶，搅拌 30 min 后加热至 95 ℃反应 2.5 h，
团有限公司；CSL，南京化学试剂股份有限公司。 反应停止后，将混合液转移至截留分子量为 500 的
PAE（固体质量分数 12.5%±0.5%，pH=4.0~5.0），中 透析袋透析 48 h，冷冻干燥处理 72 h 至样品完全干
国林业科学研究院林产化学工业研究所南京科技开 燥后用研钵捣碎，即得棕褐色 HSL 固体粉末样品。
发总公司；三氯甲烷、无水乙醇，AR，南京化学试 木质素的磺甲基化改性路线如下所示：
