木质素磺酸钙的主要应用

背景及概述^[1]

木质素是自然界含量第二丰富的具有芳香结构的天然高聚物，是极其重要的可再生生物资源。传统矿石资源的枯竭和人类环保意识的增强给木质素的基础研究和产业化利用带来了强劲动力。木质素磺酸钙是木质素的衍生物，其改性制备表面活性剂近年来蓬勃发展并取得了系列重要进展，改性产品广泛地用于工农业生产。木质素磺酸钙是纸浆工业得到的木质素衍生物之一。其分子结构基本保留了木质素的结构特征，即苯丙烷单元结构和大量醚键连接结构，其侧链上还引入了大量的磺酸盐基团。因此，在受到加热处理时，木质素磺酸钙的分子间和分子内应当会发生一些缩合反应。显然，对其热行为进行研究，弄清加热情况下木质素磺酸钙的化学结构变化和相应物理性质的变化，对于木质素磺酸钙本身及其衍生物的应用都是十分必要的

性状

应用^[2]

木质素磺酸钙虽然是造纸过程中产生的废料，但它仍然拥有木质素的基本结构-苯甲基丙烷衍生物，而它带有的磺酸基团又使得它拥有能溶于水的特性。木质素磺酸钙含有多种发色基团，其固体粉末呈黄褐色易受潮而结块；木质素磺酸钙分子中含有大量的活性基团，如酚羟基、羰基、硫酸基、醇羟基等，能自我缩合或者与其他物质进行缩聚反应，木质素磺酸钙的分子量和官能团都有所不同，因此具有不同程度的分散性，能吸附在各种固体质点的表面上。工业木质素自身拥有着高分子的特性和一些特殊性能，主要被用于水处理剂、混凝土外加剂、染料分散剂以及各种络合剂、粘合剂等，但是应用范围依然比较有限。而木质素磺酸钙在填充热塑性塑料方面的研究并未深入，作为热塑性复合材料的典型评价指标，力学性能与阻燃性能的研究更是十分重要。优点木质素磺酸钙在农药剂型加工中用作分散剂，具有以下优点：一是与各类农药活性成分有良好的相容性。二是无论在加工农药固体制剂，还是液体制剂，都有好的分散性；有时还有一定的润湿性。三是在自然界中可以完全生物降解，绿色环保。四是资源丰富，价格低廉。五是除了有很好的分散作用外，还有抗沉淀和保护胶体的作用。六是能起着与金属离子螯合的作用。七是能增强悬浮剂的抗硬水能力。它与其他分散剂相比缺点：一是在降低表面张力、润湿性和渗透力方面较差。二是带有颜色，不能制得白色剂型产品。三是未经脱糖的木质素磺酸钙产品易吸湿。由于木质素磺酸钙是一种阴离子高分子分散剂，分子量大，不仅可提供静电斥力，而且还能提供空间位阻作用，使加工WP和WG的分散颗粒不团聚或者加工SC悬浮粒子之间不凝聚；在农药剂型WP、SC、WG加工中能够提供非常好的分散性和悬浮能力。因此，它广泛应用在农药的粉剂、可湿粉可以与其他分散剂复配使用可以解决。例如使用萘磺酸盐甲醛缩合物的分散性较强，但产品在贮存中受潮时，分散性会降低。因此在配方中这两种分散剂常搭配使用，起到互补作用，得到很好的效果。

制备^[3]

木质素不溶于中性液体和有机溶剂中的。为了制得木质素，有两种最常用的方法来分离纤维素、半纤维素和木质素；然后再从（含木质素的）纸浆废液制得木质素磺酸钙。

1.亚硫酸盐纸浆法这是用一种熟知的热的酸式亚硫酸钙的酸溶液处理木屑，在这种煮解过程中部分木质素被磺化，而且同时还发生键的水解。水解作用使木质素磺酸盐分子能溶解在浆液中，也伴随得到其他可溶的（如醣类化合物）产物，其溶解度基本上是固定的。

2.牛皮纸浆（即硫酸盐）法

另一种方法是用一种热的强碱溶液处理木屑，pH控制在13~14范围内，生成的母液中木质素全部溶解在内，而半纤维素只是部分溶解在内。该溶解的产物能够通过改性，得到不同性能和多种规格的产品，从而使其有广阔的应用前景。

主要参考资料

[1]] 木质素磺酸钙热行为初步研究

[2] CN201810826513.6一种木质素磺酸钙/高密度聚乙烯复合材料及其制备方法

[3] 绿色分散剂木质素磺酸盐的应用和前景