木質(zhì)素鄰醌型發(fā)色基團與過氧化氫反應特性的初步研究.pdf

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

2、質(zhì)素的發(fā)色基團，以提高紙漿的白度。木質(zhì)素是一種無定型的、結構復雜的高分子聚合物。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)色基團變?yōu)闊o色基團。所以研究木質(zhì)素結構對于制漿造紙工業(yè)，特別是對保留木質(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的木質(zhì)素大分子結構十分復雜，不利于從分子水平專門對木質(zhì)素的發(fā)色基團的特性進行研究。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氧化氫漂白時醌型發(fā)色基團的變化情況。借此為高得率漿過氧化氫漂白中醌型結構反應效率不高的難點問題，提供有效的解決途徑。 本文是在前人研究的基礎上，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單鄰醌物質(zhì)——3，5-二叔丁基鄰苯醌與過氧化氫反應的機理。 在合成β-O-4型木質(zhì)素二聚體模型化合物時，起始物質(zhì)為4-羥基-3-甲氧

4、基苯乙酮，在溴化反應時使用溴化銅代替單質(zhì)溴進行選擇性溴化，提高了反應產(chǎn)物的得率。實驗中分離產(chǎn)物時使用了柱層析法，還利用紅外光譜、核磁共振氫譜和元素分析等手段對合成產(chǎn)物的結構進行分析、確認。在制備鄰醌型模型物時，使用了化學法生成鄰醌結構。反應的產(chǎn)物通過菲格爾(Feig1)顏色反應、核磁共振氫譜、顯微熔點測定儀、紅外光譜和元素分析確定結構。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、表示的是鄰醌結構，因此可以確定合成出來的物質(zhì)具有鄰醌結構。再通過對C、H、O的元素分析最終確定產(chǎn)物結構。 在研究鄰醌型木素模型物與過氧化氫的反應特性時，采用KMnO4法、Na2S2O3法和Ce(SO4)2法三種不同的方法測定了過氧化氫的含量并對其結果進行了對比分析。對兩種鄰醌型物質(zhì)與過氧化氫反應，采用GC-MS(氣-質(zhì)聯(lián)用儀)對反應產(chǎn)物做定性及定量分析，經(jīng)GC-MS測定結構，推斷出木質(zhì)素二聚體鄰醌型模型物的官能團變化情況。研究發(fā)

6、現(xiàn)，過氧化氫會與木質(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構)反應產(chǎn)生了新的醌型結構，該過程中過氧化氫消耗量較大，因此會導致殘余過氧化氫含量不足。這樣就可能導致高得率漿過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定了反應體系中，鄰醌型物質(zhì)和殘余過氧化氫的濃度變化情況，并且初步探討了保護劑和化學改性保護酚羥基，來阻止木素降解產(chǎn)物中的酚羥基進一步被氧化為鄰醌發(fā)色基