碱-O2氧化的木质素作为分散剂的制作方法

本发明涉及碱溶性工业木质素改性为水溶性聚电解质，以及碱-o2氧化的木质素在各种利用分散剂的应用中的用途。

背景技术：

1、诸如颜料(例如氧化钛、氧化铁基着色剂和炭黑)和填料(例如碳酸钙和滑石)的固体无机颗粒是油漆、涂料和油墨的重要组分，并且需要在配方中很好地分散和稳定，以确保颜色、质量和耐久性一致。诸如碳酸钙、氧化钛、滑石、石膏和高岭土的无机颗粒作为填料或涂料颜料也用于纸和纸板的生产中和用于建筑材料、瓷器和陶瓷的生产中。

2、在油漆和涂料的不同应用中存在几种类型的分散剂和表面活性剂。通常，合成聚合物分散剂(直链或支链分子)可分为高分子量和低分子量聚合物。高分子量分散剂的范围在5000-30000g/mol之间。该范围包括丙烯酸脂、聚氨酯和多元羧酸。施用的分散剂的量通常为施用的颜料的0.3-3.0％。低分子量分散剂的范围在2000-5000g/mol之间。该范围包括聚酯聚酰胺、羧酸酯、聚酰胺和丙烯酸酯。施用的分散剂的量通常为施用的颜料的0.5-5.0％。在一些情况下，例如对于炭黑，需要相对高的分散剂用量(20％)。需求被推向了更经济和环保的分散剂。在涂料领域，增长的水性链段推动了对水性分散剂的需求。

3、通常在油漆和涂料工业中使用阴离子分散剂(例如合成聚丙烯酸)以在研磨阶段实现填料和颜料的最高负载量。分散剂例如减少颜料颗粒之间的相互作用并降低颜料混合物的粘度。更高的负载量允许更精细的研磨，这反过来又提高了涂料的遮盖力，从而从颜料中提取最大值。而且，在无机填料和颜料的其它应用领域中，分散剂用于在水中润湿颜料颗粒或增塑浆料以获得更好的可加工性。分散剂也用于辅助颜料矿中的无机颜料(例如高岭土或gcc)的研磨。

4、作为亚硫酸盐制浆副产物的水溶性木质素磺酸盐，由于其高度支化和磺酸基的带电结构而被使用，但是其效果是有限的。

5、目前，木质素的主要来源是碱性硫酸盐(即牛皮纸)法。另一方面，苏打工艺是用于非木质材料化学制浆的主要工艺。第二代木质纤维素生物乙醇生产也提供了木质素来源。目前，在制浆过程中形成的木质素只有一部分从废制浆液中分离出来并用于特殊产品中。相反，剩余的液体(和木质素)例如用作纸浆厂的生物燃料。因此，显然需要进一步的木质素开发方法。

6、wo 2015/049424公开了一种在碱性条件下氧化木质素的方法及其在含水泥产品如混凝土中作为可再生增塑剂的用途，其中氧化木质素耐碱性条件的能力是有利的。此外，kalliola等人(2015)讨论了碱-o2氧化的木质素作为生物基混凝土增塑剂。然而，这些出版物没有给出在涉及例如上述无机颜料的应用中使用碱-o2氧化的木质素的启示，也没有公开其在油漆和涂料中的分散性能，也没有公开其作为例如石膏增塑剂和缓凝剂的效果。

7、硫酸盐木质素或苏打木质素(以及其它潜在的木质素)将是石油基或木质素磺酸盐基分散剂的既经济又环保的替代品。然而，在未改性的形式中，它们缺乏这种用途所需的足够的效率。这种与合成分散剂相比具有至少相同性能的生物基分散剂适用于油漆和涂料、纸和纸板、建筑材料(例如石膏灰浆和石膏板)以及与例如无机和有机颜料有关的其它应用领域。

技术实现思路

1、本发明由独立权利要求的特征限定。在从属权利要求中限定了一些具体实施方式。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种分散剂，其包含碱-o2氧化的木质素。

3、根据本发明的第二方面，提供了一种包含碱-o2氧化的木质素作为分散剂的颜料。

4、根据本发明的第三方面，提供了一种包含碱-o2氧化的木质素作为分散剂的建筑材料。

5、本发明基于这样的发现，即碱-o2氧化的木质素尤其在碳酸钙或tio2中表现出良好的分散性能。此外，其作为石膏增塑剂和缓凝剂的效果在本发明中已经被证明。

6、如下文所述和要求保护的，本发明实现了这些和其它方面以及其优于已知技术方案的优点。

7、更确切地说，本发明的分散剂的特征在于权利要求1中所述的内容。

8、通过本发明获得了相当多的优点。碱-o2氧化的木质素具有充分改善的分散性能，是无机和有机颜料浆中石油基分散剂的经济有效的替代品。而且，氧气是处理木质素的既廉价又环保的化学品。此外，碱-o2氧化是仅将碱溶性工业木质素改性为水溶性聚电解质的简单方法。工业木质素除了具有成本竞争力外，还具有基于可再生资源的优点。

9、接下来，将参照某些实施方式更详细地描述本技术。

技术特征：

1.一种颜料混合物或组合物，其包含分散剂；所述分散剂包含碱-o2氧化的木质素；

2.根据权利要求1所述的颜料混合物或组合物，其特征在于，所述分散剂为水溶液形式且木质素含量为5-25w-％。

3.根据权利要求1所述的颜料混合物或组合物，其特征在于，所述醌烯醇结构是酸性羟基对醌。

4.根据权利要求1所述的颜料混合物或组合物，其特征在于，所述颜料是无机颜料。

5.一种分散无机颜料的方法，其特征在于，将0.05-2w-％的碱-o2氧化的木质素溶液施加到颜料混合物中，由此减少颜料颗粒之间的相互作用并降低颜料混合物的粘度，所述分散剂为水溶液形式且木质素含量为0.5-40w-％，

6.碱-o2氧化的木质素作为分散剂在无机颜料中的应用；所述分散剂的含量为所述无机颜料的0.05-2w-％，所述分散剂为水溶液形式且木质素含量为0.5-40w-％，

技术总结根据本发明的一个示例性方面，提供了一种包含碱‑O2氧化的木质素的分散剂。这种分散剂可用于例如无机颜料中，以减少颜料颗粒之间的相互作用并降低颜料混合物的粘度，从而对例如油漆和涂料、纸和纸板、建筑材料、印刷油墨和塑料中的填料和颜料的负载产生积极影响。分散剂也可用于辅助颜料矿中无机颜料的研磨。另一种合适的用途是用作建筑材料如石膏的增塑剂或缓凝剂。技术研发人员：安娜·卡里奥拉,蒂娜·丽特安,塔利娅·塔米宁,塔皮奥·维赫马斯受保护的技术使用者：芬兰国家技术研究中心股份公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30