木質(zhì)素鄰醌型發(fā)色基團(tuán)與過(guò)氧化氫反應(yīng)特性的初步研究.pdf

1、高得率漿不僅能耗低、污染相對(duì)較少，而且與化學(xué)漿比較其得率要高出許多，這有助于緩解日益緊張的環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題。在一些紙品中，如低定量涂布紙和超級(jí)壓光紙等，用漂白高得率漿來(lái)替代部分或全部?jī)r(jià)格較高的漂白化學(xué)漿是一種適宜并且經(jīng)濟(jì)的方法。但是，高得率漿除了機(jī)械強(qiáng)度和易返黃等影響因素外，影響其應(yīng)用的一個(gè)最關(guān)鍵的因素是白度，高得率漿的白度問(wèn)題是制約其廣泛應(yīng)用的主要瓶頸。 高得率漿的過(guò)氧化氫漂白是保留木質(zhì)素型漂白，過(guò)氧化氫主要是消除紙漿中的木

2、質(zhì)素的發(fā)色基團(tuán)，以提高紙漿的白度。木質(zhì)素是一種無(wú)定型的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子聚合物。在制漿造紙工業(yè)中，制漿階段主要是為脫除木質(zhì)素，而漂白階段除了進(jìn)一步脫除木質(zhì)素外，還要將木質(zhì)素中的一些發(fā)色基團(tuán)變?yōu)闊o(wú)色基團(tuán)。所以研究木質(zhì)素結(jié)構(gòu)對(duì)于制漿造紙工業(yè)，特別是對(duì)保留木質(zhì)素的高得率漿質(zhì)量的提高有很大幫助。但是，天然木質(zhì)素或者從紙漿中分離出來(lái)的木質(zhì)素大分子結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，不利于從分子水平專門對(duì)木質(zhì)素的發(fā)色基團(tuán)的特性進(jìn)行研究。因此選用具有代表性的β-O-4型鄰

3、醌型木素模型物將非常直觀的反映出高得率漿過(guò)氧化氫漂白時(shí)醌型發(fā)色基團(tuán)的變化情況。借此為高得率漿過(guò)氧化氫漂白中醌型結(jié)構(gòu)反應(yīng)效率不高的難點(diǎn)問(wèn)題，提供有效的解決途徑。 本文是在前人研究的基礎(chǔ)上，合成出了β-O-4型木質(zhì)素二聚體模型化合物，并且利用這種模型化合物制備鄰醌型模型物，研究該鄰醌型模型物及簡(jiǎn)單鄰醌物質(zhì)——3，5-二叔丁基鄰苯醌與過(guò)氧化氫反應(yīng)的機(jī)理。 在合成β-O-4型木質(zhì)素二聚體模型化合物時(shí)，起始物質(zhì)為4-羥基-3-甲氧

4、基苯乙酮，在溴化反應(yīng)時(shí)使用溴化銅代替單質(zhì)溴進(jìn)行選擇性溴化，提高了反應(yīng)產(chǎn)物的得率。實(shí)驗(yàn)中分離產(chǎn)物時(shí)使用了柱層析法，還利用紅外光譜、核磁共振氫譜和元素分析等手段對(duì)合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、確認(rèn)。在制備鄰醌型模型物時(shí)，使用了化學(xué)法生成鄰醌結(jié)構(gòu)。反應(yīng)的產(chǎn)物通過(guò)菲格爾(Feig1)顏色反應(yīng)、核磁共振氫譜、顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀、紅外光譜和元素分析確定結(jié)構(gòu)。在紅外光譜中可以看到在1649cm-1處有特征峰，根據(jù)資料表明在1640cm-1-1650cm-1之間

5、表示的是鄰醌結(jié)構(gòu)，因此可以確定合成出來(lái)的物質(zhì)具有鄰醌結(jié)構(gòu)。再通過(guò)對(duì)C、H、O的元素分析最終確定產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。 在研究鄰醌型木素模型物與過(guò)氧化氫的反應(yīng)特性時(shí)，采用KMnO4法、Na2S2O3法和Ce(SO4)2法三種不同的方法測(cè)定了過(guò)氧化氫的含量并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。對(duì)兩種鄰醌型物質(zhì)與過(guò)氧化氫反應(yīng)，采用GC-MS(氣-質(zhì)聯(lián)用儀)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物做定性及定量分析，經(jīng)GC-MS測(cè)定結(jié)構(gòu)，推斷出木質(zhì)素二聚體鄰醌型模型物的官能團(tuán)變化情況。研究發(fā)

6、現(xiàn)，過(guò)氧化氫會(huì)與木質(zhì)素鄰醌模型物降解產(chǎn)物中的愈創(chuàng)木酚和乙?；鷦?chuàng)木酚(主要是甲氧基苯酚結(jié)構(gòu))反應(yīng)產(chǎn)生了新的醌型結(jié)構(gòu)，該過(guò)程中過(guò)氧化氫消耗量較大，因此會(huì)導(dǎo)致殘余過(guò)氧化氫含量不足。這樣就可能導(dǎo)致高得率漿過(guò)氧化氫漂白的效率不高，白度難以提高，甚至出現(xiàn)返黃現(xiàn)象。使用紫外-可見光分光光度法和鈰量法測(cè)定了反應(yīng)體系中，鄰醌型物質(zhì)和殘余過(guò)氧化氫的濃度變化情況，并且初步探討了保護(hù)劑和化學(xué)改性保護(hù)酚羥基，來(lái)阻止木素降解產(chǎn)物中的酚羥基進(jìn)一步被氧化為鄰醌發(fā)色基