專利名稱：用電化學(xué)方法制備不同分子量的木質(zhì)素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于電化學(xué)方法制造不同分子量的木質(zhì)素的方法。
木質(zhì)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(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然高分子。工業(yè)用的木質(zhì)素都是從制漿造紙過程中產(chǎn)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(zhì)素或木質(zhì)素磺酸鹽，這類工業(yè)木質(zhì)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(yè)以堿法為主，每年從制漿造紙中產(chǎn)生的工業(yè)木質(zhì)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(huán)境制約造紙工業(yè)發(fā)展的一大障礙。工業(yè)木質(zhì)素是一種來源非常豐富的有機(jī)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(chǎn)物等，但直接利用工業(yè)木質(zhì)素其產(chǎn)品性能都不理想，原因之一是其分子量大小不能適應(yīng)產(chǎn)品的要求，例如作木材膠粘劑由于工業(yè)木質(zhì)素分子量偏高，制成的膠粘劑不能深入到木材內(nèi)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(zhì)素，由于現(xiàn)有的工業(yè)木質(zhì)素不能滿足要求，需要通過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)方法提高其分子量；又如工業(yè)木質(zhì)素作合成表面活性劑的原料時要求分子量適中，現(xiàn)有的工業(yè)木質(zhì)素分子量偏高，需用化學(xué)方法或熱化學(xué)方法降低其分子量，但由于木質(zhì)素分子是三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳-碳鍵不容易斷裂，用化學(xué)方法或熱化學(xué)方法降低其分子量都較為困難。
本發(fā)明提供的電化學(xué)方法，對工業(yè)木質(zhì)素進(jìn)行電化學(xué)聚合和降解，以達(dá)到提高分子量和降低分子量目的。
本發(fā)明的方法是將工業(yè)木質(zhì)素溶液放在一個反應(yīng)器中，該反應(yīng)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(yè)木質(zhì)素溶液既可以是水溶液，也可以是非水溶液，對于木質(zhì)素磺酸鹽和堿木質(zhì)素常用水作溶劑。進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時溶液PH值2～13，溫度15～45℃，加直流電壓2～13伏，反應(yīng)時間1～90小時。本發(fā)明所提供的木質(zhì)素既可是含有木質(zhì)素的某種物質(zhì)，如木材，非木材木質(zhì)纖維也可以從木材或非木材木質(zhì)纖維中分離出來的工業(yè)木質(zhì)素如堿法木質(zhì)素、酸法木質(zhì)素、溶劑木質(zhì)素、酶法木質(zhì)素等。
本發(fā)明提供的電化學(xué)方法制造不同分子量的木質(zhì)素與現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)和熱化學(xué)聚合與降解方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1.可以不用其它昂貴的催化劑和化學(xué)試劑；2.木質(zhì)素不需要嚴(yán)格分離，該方法有較高的選擇性和特異性；3.反應(yīng)條件緩和，不需要高溫、高壓；4.反應(yīng)是無公害，清潔反應(yīng)。
應(yīng)用本發(fā)明所提供的方法制備的木質(zhì)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(shí)施例1分子量為3700的木質(zhì)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(wǎng)鍍二氧化鉛的電極為陽極、不銹鋼網(wǎng)為陰極的反應(yīng)器內(nèi)，加直流電壓4伏，在30℃下反應(yīng)10小時。獲得分子量為5400的木質(zhì)素磺酸鈉的產(chǎn)品，該產(chǎn)品對水泥有良好的分散性能，在水泥中摻入0.5％該產(chǎn)品，水泥流動度為245mm，而對比的樣品是170mm。
實(shí)施例2分子量為2400的堿木質(zhì)素18克，蒸餾水188克，配成PH值為12的溶液，注入實(shí)例1反應(yīng)器內(nèi)，加直流電壓6伏，在30℃下，反應(yīng)38小時，獲得分子量為820的產(chǎn)品，用該產(chǎn)品合成的木質(zhì)素表面活性劑0.8％濃度，在復(fù)合驅(qū)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(shí)施例3分子量為4200的木質(zhì)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(wǎng)鍍二氧化鉛的電極為陽極、不銹鋼網(wǎng)為陰極的反應(yīng)器內(nèi)，加直流電壓5伏，在25℃下反應(yīng)25小時。獲得分子量為1400的木質(zhì)素磺酸鈣產(chǎn)品，用該產(chǎn)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(quán)利要求
1.一種用電化學(xué)方法制備不同分子量木質(zhì)素的方法，其特征在于將工業(yè)木質(zhì)素溶液放在裝置有陰，陽電極的電化學(xué)反應(yīng)器中，在直流電場下，進(jìn)行聚合或降解，電壓2～13伏，溫度15～45℃，溶液pH值2～13，反應(yīng)時間1～90小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于工業(yè)木質(zhì)素可以是水溶液或非水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于木質(zhì)素是木材，或非木材木質(zhì)纖維或鹼法木質(zhì)素，酸法木質(zhì)素，溶劑木質(zhì)素，酶法木質(zhì)素。
4.根據(jù)權(quán)利要求中所述的方法，其特征在于反應(yīng)器中的陰極材料是鉛、鐵、不銹鋼、鎳或碳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于反應(yīng)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(fā)明是一種用電化學(xué)方法制備不同分子量木質(zhì)素的方法。在電化學(xué)反應(yīng)中通過控制耗電量使木質(zhì)素發(fā)生聚合與降解。電化學(xué)反應(yīng)在特制的反應(yīng)器中進(jìn)行,反應(yīng)時一定量的木質(zhì)素加電壓2～13伏,溶液pH值2～3,時間1～90小時,反應(yīng)產(chǎn)物既可以合成性能優(yōu)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(fā)明的方與現(xiàn)有化學(xué)法和熱化學(xué)法相比,有反應(yīng)條件溫和,不需要加入催化劑和其它化學(xué)試劑,不產(chǎn)生公害和木質(zhì)素分子量容易控制等優(yōu)點(diǎn)。
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(yōu)先權(quán)日2000年12月27日
發(fā)明者韋漢道, 鄧國華, 黃煥瓊 申請人:中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所