Page 219 - 《精细化工》2021年第1期

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 ·209·

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另外，合成木钠的谱图中在 1065 cm 附近出现了磺 成木钠的重均分子量及 PDI 值相差不大，相对分子
酸基或磺甲基中 S==O 的伸缩振动吸收峰 [16] ，以上 质量分别为 38100 和 34300，相应的 PDI 值分别为
几点说明木质素进行了磺化反应与磺甲基化反应。 2.57、2.44。
尽管 4 种木钠的来源途径不同，但其红外谱图中特 2.4 豆粕胶的性能分析
征官能团表现出较强的相似性。 2.4.1 热重分析
2.2 元素分析 通过热重分析探究木钠对改性豆粕胶的作用，
木钠中磺酸基团的含量会影响木钠的降黏效 不同胶黏剂样品的热重分析如图 2 所示。不同胶黏
果 [17] 。玉米芯木质素与不同木钠的元素分析结果如表 剂样品最大质量损失温度均在 325 ℃左右。而
2 所示。可以看出，原料木质素中不含 S 元素或其含 200 ℃前的热失重主要是样品中水分的挥发以及小
量低于分析仪器检测下限而无法检测出，说明合成木 分子物质的分解，200~325 ℃主要是大分子物质的
钠 SL、HSL 中的 S 元素主要由化学合成的磺酸基团 分解，325 ℃后则为样品中固化交联物质的热分解。
贡献。而 SL 与 HSL 中 S 元素的含量分别为 0.39%、 与未改性的豆粕胶相比，不同来源的木钠改性豆粕
0.22%，侧面表明了目标产物的合成。另外，LSL 与 胶样品最大热损失温度无明显差别。由此可见，木
CSL 中 S 元素含量分别为 0.65%、0.67%，明显高于 钠对改性豆粕胶的热性质没有影响，这可能与此改
合成木钠中 S 元素的含量，说明合成木钠中磺酸基含 性条件下木钠的添加量较少有关。
量低于 LSL 与 CSL 中磺酸基含量，这可能与合成木
钠的方法有关。4 种不同来源的木钠磺酸基含量由高
至低依次为：CSL≈LSL>SL>HSL。

表 2 木质素与不同木钠的元素分析
Table 2 Elemental analysis of lignin and different sodium
lignosulfonates
样品 w(C)/% w(H)/% w(S)/%
Lignin 61.28 5.65 —
SL 48.26 4.51 0.39

HSL 50.55 4.68 0.22
LSL 46.12 4.12 0.65 图 2 不同豆粕胶的 TG-DTG 曲线
CSL 55.62 4.34 0.67 Fig. 2 TG-DTG curves of different soybean adhesives

注：—代表未检出。 2.4.2 接触角分析
胶黏剂在木材表面的润湿性是其重要的特性之
2.3 相对分子质量及其分布
一。采用接触角分析豆粕胶在桉木表面的润湿性，
木钠的相对分子质量（简称分子量）在一定程度
结果如图 3 所示。
上可影响其作为豆粕胶改性剂的应用性能，也会影响

木钠对豆粕胶的降黏性能，这与不同分级木钠对水煤
浆的分散降黏作用类似 [18] 。不同木钠的分子量及其分
布如表 3 所示。
图 3 不同豆粕胶与桉木单板的接触角
表 3 不同木钠的分子量及其分布 Fig. 3 Contact angles of different soybean adhesives on
Table 3 Relative molecular mass and molecular mass eucalyptus veneer
distribution of different sodium lignosulfonates
由图 3 可知，样品 a~e 与桉木单板表面的接触
样品 M n/10 3 M w/10 3 PDI
角分别为 95°、84°、82°、80°、61°。只加入水性聚
SL 14.8 38.1 2.57
酰胺的豆粕胶接触角高达 95°，说明其在桉木表面
HSL 14.1 34.3 2.44
的润湿性较差，不利于其在木材界面的渗透。而加
LSL 15.4 42.9 2.79
CSL 12.8 27.2 2.14 入不同来源的木钠，制得的复合改性胶黏剂在桉木
表面的接触角均有不同程度的降低，其中以商品化
由表 3 可见，LSL 的重均分子量最高，为 42900， 木钠改性后的豆粕胶与桉木表面的接触角最小，为
且 PDI 指数也最高，为 2.79；而 CSL 重均分子量最 61°。这可能是由于木钠促使蛋白质分子中的羟基、
低，为 27200，且 PDI 值最低，为 2.14；而两种合 羧基等基团与木材表面的羟基等形成了氢键的作