专利名称：用电化学方法制备不同分子量的木质素的方法
技术领域：
本发明是关于电化学方法制造不同分子量的木质素的方法。
木质素是存在于种子植物中的一类芳香族化合物的总称，是一类结构复杂的天然高分子。工业用的木质素都是从制浆造纸过程中产生的废黑液(碱法与硫酸盐法造纸废液)或废红液(酸法造纸废液)中分别分离出来的碱木质素或木质素磺酸盐，这类工业木质素的分子量，随植物原料、制浆工艺过程和条件不同有较大的差别，一般木材类比草类要高，酸法比碱法高。我国造纸工业以碱法为主，每年从制浆造纸中产生的工业木质素超过600万吨，目前除一部份燃烧作碱回收外，大部份没被利用，成为污染环境制约造纸工业发展的一大障碍。工业木质素是一种来源非常丰富的有机原料资源，它有很多用途，例如作胶粘剂，分散剂，表面活性剂和降解为低分子产物等，但直接利用工业木质素其产品性能都不理想，原因之一是其分子量大小不能适应产品的要求，例如作木材胶粘剂由于工业木质素分子量偏高，制成的胶粘剂不能深入到木材内部，因而其性能总不及合成高分子胶；又如制造分散剂要求高分子量的木质素，由于现有的工业木质素不能满足要求，需要通过复杂的化学反应方法提高其分子量；又如工业木质素作合成表面活性剂的原料时要求分子量适中，现有的工业木质素分子量偏高，需用化学方法或热化学方法降低其分子量，但由于木质素分子是三维网状结构，碳-碳键不容易断裂，用化学方法或热化学方法降低其分子量都较为困难。
本发明提供的电化学方法，对工业木质素进行电化学聚合和降解，以达到提高分子量和降低分子量目的。
本发明的方法是将工业木质素溶液放在一个反应器中，该反应器中插入阳极和阴极。所用的阴极材料是铅，铁，不锈钢，镍，碳等；阳极材料是用铂，金，或在钛基或非金属材料上镀二氧化铅。工业木质素溶液既可以是水溶液，也可以是非水溶液，对于木质素磺酸盐和碱木质素常用水作溶剂。进行电化学反应时溶液PH值2～13，温度15～45℃，加直流电压2～13伏，反应时间1～90小时。本发明所提供的木质素既可是含有木质素的某种物质，如木材，非木材木质纤维也可以从木材或非木材木质纤维中分离出来的工业木质素如碱法木质素、酸法木质素、溶剂木质素、酶法木质素等。
本发明提供的电化学方法制造不同分子量的木质素与现有技术中化学和热化学聚合与降解方法相比，具有如下优点
1.可以不用其它昂贵的催化剂和化学试剂；2.木质素不需要严格分离，该方法有较高的选择性和特异性；3.反应条件缓和，不需要高温、高压；4.反应是无公害，清洁反应。
应用本发明所提供的方法制备的木质素可作染料及水泥分散剂，作水泥分散剂时，可显著提高水泥的流动性；可作为合成表面活性剂的原料，合成的表面活性剂，用于三次采油中有低的界面张力；可作为合成高分子的原材料。
实施例1分子量为3700的木质素磺酸钠20克，蒸馏水156克，配成PH值为10的溶液，放入以钛栅网镀二氧化铅的电极为阳极、不锈钢网为阴极的反应器内，加直流电压4伏，在30℃下反应10小时。获得分子量为5400的木质素磺酸钠的产品，该产品对水泥有良好的分散性能，在水泥中掺入0.5％该产品，水泥流动度为245mm，而对比的样品是170mm。
实施例2分子量为2400的碱木质素18克，蒸馏水188克，配成PH值为12的溶液，注入实例1反应器内，加直流电压6伏，在30℃下，反应38小时，获得分子量为820的产品，用该产品合成的木质素表面活性剂0.8％浓度，在复合驱体系中其油水界面张力是7×10-3mN/m，而对比的样品是8×10-2mN/m。该表面活性剂可用于三次采油中。
实施例3分子量为4200的木质素磺酸钙15克，蒸馏水200克，用NaOH配成PH值为11.5的溶液，放入以微孔塑料网镀二氧化铅的电极为阳极、不锈钢网为阴极的反应器内，加直流电压5伏，在25℃下反应25小时。获得分子量为1400的木质素磺酸钙产品，用该产品代替酚醛树脂中的50％酚类化合物，获得与100％酚类化合物合成的酚醛树脂相同的性能。
权利要求
1.一种用电化学方法制备不同分子量木质素的方法，其特征在于将工业木质素溶液放在装置有阴，阳电极的电化学反应器中，在直流电场下，进行聚合或降解，电压2～13伏，温度15～45℃，溶液pH值2～13，反应时间1～90小时。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于工业木质素可以是水溶液或非水溶液。
3.根据权利要求1或2中所述的方法，其特征在于木质素是木材，或非木材木质纤维或硷法木质素，酸法木质素，溶剂木质素，酶法木质素。
4.根据权利要求中所述的方法，其特征在于反应器中的阴极材料是铅、铁、不锈钢、镍或碳。
5.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于反应器中的阳极材料是铂、金、或在钛基或非金属材料上镀二氧化铅。
全文摘要
本发明是一种用电化学方法制备不同分子量木质素的方法。在电化学反应中通过控制耗电量使木质素发生聚合与降解。电化学反应在特制的反应器中进行,反应时一定量的木质素加电压2～13伏,溶液pH值2～3,时间1～90小时,反应产物既可以合成性能优异的表面活性剂、染料分散剂,水泥分散剂,也可以作合成树脂的原料。本发明的方与现有化学法和热化学法相比,有反应条件温和,不需要加入催化剂和其它化学试剂,不产生公害和木质素分子量容易控制等优点。
文档编号C25B3/00GK1361193SQ0013100
公开日2002年7月31日 申请日期2000年12月27日 优先权日2000年12月27日
发明者韦汉道, 邓国华, 黄焕琼 申请人:中国科学院广州化学研究所