專利名稱：用電化學方法制備不同分子量的木質素的方法
技術領域：
本發明是關于電化學方法制造不同分子量的木質素的方法。
木質素是存在于種子植物中的一類芳香族化合物的總稱，是一類結構復雜的天然高分子。工業用的木質素都是從制漿造紙過程中產生的廢黑液(堿法與硫酸鹽法造紙廢液)或廢紅液(酸法造紙廢液)中分別分離出來的堿木質素或木質素磺酸鹽，這類工業木質素的分子量，隨植物原料、制漿工藝過程和條件不同有較大的差別，一般木材類比草類要高，酸法比堿法高。我國造紙工業以堿法為主，每年從制漿造紙中產生的工業木質素超過600萬噸，目前除一部份燃燒作堿回收外，大部份沒被利用，成為污染環境制約造紙工業發展的一大障礙。工業木質素是一種來源非常豐富的有機原料資源，它有很多用途，例如作膠粘劑，分散劑，表面活性劑和降解為低分子產物等，但直接利用工業木質素其產品性能都不理想，原因之一是其分子量大小不能適應產品的要求，例如作木材膠粘劑由于工業木質素分子量偏高，制成的膠粘劑不能深入到木材內部，因而其性能總不及合成高分子膠；又如制造分散劑要求高分子量的木質素，由于現有的工業木質素不能滿足要求，需要通過復雜的化學反應方法提高其分子量；又如工業木質素作合成表面活性劑的原料時要求分子量適中，現有的工業木質素分子量偏高，需用化學方法或熱化學方法降低其分子量，但由于木質素分子是三維網狀結構，碳-碳鍵不容易斷裂，用化學方法或熱化學方法降低其分子量都較為困難。
本發明提供的電化學方法，對工業木質素進行電化學聚合和降解，以達到提高分子量和降低分子量目的。
本發明的方法是將工業木質素溶液放在一個反應器中，該反應器中插入陽極和陰極。所用的陰極材料是鉛，鐵，不銹鋼，鎳，碳等；陽極材料是用鉑，金，或在鈦基或非金屬材料上鍍二氧化鉛。工業木質素溶液既可以是水溶液，也可以是非水溶液，對于木質素磺酸鹽和堿木質素常用水作溶劑。進行電化學反應時溶液PH值2～13，溫度15～45℃，加直流電壓2～13伏，反應時間1～90小時。本發明所提供的木質素既可是含有木質素的某種物質，如木材，非木材木質纖維也可以從木材或非木材木質纖維中分離出來的工業木質素如堿法木質素、酸法木質素、溶劑木質素、酶法木質素等。
本發明提供的電化學方法制造不同分子量的木質素與現有技術中化學和熱化學聚合與降解方法相比，具有如下優點
1.可以不用其它昂貴的催化劑和化學試劑；2.木質素不需要嚴格分離，該方法有較高的選擇性和特異性；3.反應條件緩和，不需要高溫、高壓；4.反應是無公害，清潔反應。
應用本發明所提供的方法制備的木質素可作染料及水泥分散劑，作水泥分散劑時，可顯著提高水泥的流動性；可作為合成表面活性劑的原料，合成的表面活性劑，用于三次采油中有低的界面張力；可作為合成高分子的原材料。
實施例1分子量為3700的木質素磺酸鈉20克，蒸餾水156克，配成PH值為10的溶液，放入以鈦柵網鍍二氧化鉛的電極為陽極、不銹鋼網為陰極的反應器內，加直流電壓4伏，在30℃下反應10小時。獲得分子量為5400的木質素磺酸鈉的產品，該產品對水泥有良好的分散性能，在水泥中摻入0.5％該產品，水泥流動度為245mm，而對比的樣品是170mm。
實施例2分子量為2400的堿木質素18克，蒸餾水188克，配成PH值為12的溶液，注入實例1反應器內，加直流電壓6伏，在30℃下，反應38小時，獲得分子量為820的產品，用該產品合成的木質素表面活性劑0.8％濃度，在復合驅體系中其油水界面張力是7×10-3mN/m，而對比的樣品是8×10-2mN/m。該表面活性劑可用于三次采油中。
實施例3分子量為4200的木質素磺酸鈣15克，蒸餾水200克，用NaOH配成PH值為11.5的溶液，放入以微孔塑料網鍍二氧化鉛的電極為陽極、不銹鋼網為陰極的反應器內，加直流電壓5伏，在25℃下反應25小時。獲得分子量為1400的木質素磺酸鈣產品，用該產品代替酚醛樹脂中的50％酚類化合物，獲得與100％酚類化合物合成的酚醛樹脂相同的性能。
權利要求
1.一種用電化學方法制備不同分子量木質素的方法，其特征在于將工業木質素溶液放在裝置有陰，陽電極的電化學反應器中，在直流電場下，進行聚合或降解，電壓2～13伏，溫度15～45℃，溶液pH值2～13，反應時間1～90小時。
2.根據權利要求1中所述的方法，其特征在于工業木質素可以是水溶液或非水溶液。
3.根據權利要求1或2中所述的方法，其特征在于木質素是木材，或非木材木質纖維或鹼法木質素，酸法木質素，溶劑木質素，酶法木質素。
4.根據權利要求中所述的方法，其特征在于反應器中的陰極材料是鉛、鐵、不銹鋼、鎳或碳。
5.根據權利要求1中所述的方法，其特征在于反應器中的陽極材料是鉑、金、或在鈦基或非金屬材料上鍍二氧化鉛。
全文摘要
本發明是一種用電化學方法制備不同分子量木質素的方法。在電化學反應中通過控制耗電量使木質素發生聚合與降解。電化學反應在特制的反應器中進行,反應時一定量的木質素加電壓2～13伏,溶液pH值2～3,時間1～90小時,反應產物既可以合成性能優異的表面活性劑、染料分散劑,水泥分散劑,也可以作合成樹脂的原料。本發明的方與現有化學法和熱化學法相比,有反應條件溫和,不需要加入催化劑和其它化學試劑,不產生公害和木質素分子量容易控制等優點。
文檔編號C25B3/00GK1361193SQ0013100
公開日2002年7月31日 申請日期2000年12月27日 優先權日2000年12月27日
發明者韋漢道, 鄧國華, 黃煥瓊 申請人:中國科學院廣州化學研究所