专利名称：木质素改性制备分散剂的方法
技术领域：
本发明属于木质素改性制备分散剂的方法，尤其是采用电氧化和磺甲基化制备木质素分散剂的方法。
木质素是自然界仅次于纤维素的最丰富的可再生性有机资源，每年我国来自造纸工业的工业木质素就超过600万吨，至今还没有工业规模的合理利用。木质素有许多用途，例如作胶粘剂、分散剂，表面活性剂和降解为低分子产物等，但目前最具潜在应有前景的是作分散剂。碱木质素或硫酸盐木质素(统称为碱木质素)，在我国是产量最大的一类工业木质素，这类木质素缺乏亲水基团。需在碱性条件下才能溶解，分散活性能也很低，很少有工业用途，要增加这类木质素的分散性能，一般要通过复杂的改性方法。
本发明的目的是提供一种将木质素改性制备分散剂的方法，该方法具有反应条件温和、不产生公害，而产品分散性能优良的特点。
本发明提供的制备方法采用物理和化学相结合的电氧化和磺甲基化方法，其具体包括以下步骤(1)、木质素的电氧化将pH值2-12的木质素溶液在具有阳极和阴极的电解池中通直流电压2-12伏，温度10-40℃下进行电氧化，反应中控制单位质量木质素消耗的电量Q,Q值为5-25千库伦/克，其中，Q=It/1000G(千库伦/克)式中I为电流强度(安培)，t为反应时间(秒)，G为木质素质量(克)；(2)、经电氧化的木质素磺甲基化反应在重量浓度为20～30％的经电氧化的木质素溶液中加入甲醛和亚硫酸盐，木质素与甲醛和亚硫酸盐的摩尔比为1∶0.8-1.2∶1-3，在100-175℃下反应1-5小时。
本发明所提供的木质素既可以是碱木质素、硫酸盐木质素、溶剂木质素，也可以是酸法木质素，酶法木质素。
木质素电氧化中阳极可以是经化学镀和电镀二氧化铅的塑料微孔膜电极，还可以是铂、金和在钛基或陶瓷基上镀二氧化铅电极；阴极可以是不锈钢，还可以是铅、铁、镍和碳等。
经电氧化的木质素磺甲基化反应中亚硫酸盐是一类水溶性的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐。
木质素电氧化过程是一个复杂的过程，它既有电子转移又有液相传质和化学反应相结合，其中最重要的是电子转移。当木质素(代号为RH)进行电氧化时，电子转移的结果会形成活泼的正负离子基团
当控制适当的反应条件，可使反应以氧化反应为主，通过氧化反应改变木质素的结构和在木质素分子中引入较多的亲水的羧基，从而提高其分散性能。
本发明提供的电氧化法与化学氧化法相比有以下优点1.可以不需要其它的氧化剂；2.反应是无公害、清洁的反应；3.反应条件缓和，不需要高温、高压。
本发明所提供的方法制备的木质素分散剂具有优良的分散性能，可作染料和水泥的分散剂以及其它水性分散体系。
实施例18％浓度的碱木质素溶液PH值调到10.5，将溶液加入到特制的具有正负电极的反应器中，该反应器的阳极是钛网镀二氧化铅膜电极，阴极是300目的不锈钢网，然后加直接电5伏，反应温度是20℃，当每克木质素耗电量达12千库伦时，停止电氧化反应。经电氧化的碱木质素，每1摩尔碱木质素加入37％浓度的甲醛1摩尔，亚硫酸钠1.7摩尔，在140℃反应2.5小时，得到的改性碱木质素产物，对水泥有良好的分散性能，在水泥中掺入0.5％该产品，水泥流动是260mm，而没有电氧化的是140mm。
实施例26％浓度的木质素磺酸钠溶液，将PH值调到12，将该溶液倒入到一个特制的反应器中，该反应器的阳极是镀二氧化铅的塑料渡网膜电极，阴极是300目的不锈钢网电极，反应时加稳定的直流电压3伏，反应温度30℃，当反应达到每克木质素磺酸钠耗电量5千库伦时，停止电氧化反应。经电氧化的木质素磺酸钠，每1摩尔木质素木质素磺酸钠加入37％浓度的甲醛溶液0.8摩尔，亚硫酸氢钠2摩尔，溶液PH值10，在165℃下反应2小时。得到的改性木质素磺酸钠有高的分散性能，用二氧化锰-高锰酸钾法测定，分散能是314mg/100ml，而没有经电氧化的木质素磺酸钠分散能是236mg/100ml。
权利要求
1.一种木质素改性制备分散剂的方法，采用电氧化和磺甲基化方法，其具体包括以下步骤(1)、木质素的电氧化将pH值2-12的木质素溶液在具有阳极和阴极的电解池中通直流电压2-12伏，温度10-40℃下进行电氧化，反应中控制单位质量木质素消耗的电量Q，Q值为5-25千库伦/克，其中，Q=It/1000G(千库伦/克)，式中I为电流强度(安培)，t为反应时间(秒)，G为木质素质量(克)；(2)、经电氧化的木质素磺甲基化反应在重量浓度为20～30％的经电氧化的木质素溶液中加入甲醛和亚硫酸盐，其中木质素与甲醛和亚硫酸盐的摩尔比为1∶0.8-1.2∶1-3，在100-175℃下反应1-5小时。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述木质素选自碱木质素、硫酸盐木质素、溶剂木质素、酸法木质素和酶法木质素。
3.根据权利要求1或2中所述的方法，其特征在于所述木质素电氧化中阳极选自经化学镀和电镀二氧化铅的塑料微孔膜电极、铂、金和在钛基或陶瓷基上镀二氧化铅电极；阴极选自不锈钢、铅、铁、镍和碳。
4.根据权利要求1或2中所述的方法，其特征在于所述经电氧化的木质素磺甲基化反应中亚硫酸盐选自水溶性的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐。
全文摘要
本发明涉及一种将木质素改性制备分散剂的方法,其采用物理和化学相结合的电氧化和磺甲基化方法,包括以下步骤:(1)、将pH值2－12的木质素溶液通直流电压2－12伏,温度10－40℃下进行电氧化;(2)、经电氧化的木质素加入甲醛和亚硫酸盐,在100－175℃下反应1－5小时,进行磺甲基化反应。该方法具有反应条件温和、不产生公害,而产品分散性能优良的特点,产品可作染料和水泥的分散剂以及其它水性分散体系。
文档编号C25B3/02GK1306026SQ0013100
公开日2001年8月1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, 卢卓敏, 黄焕琼 申请人:中国科学院广州化学研究所