木質素改性製備分散劑的方法
2023-05-05 12:59:56
專利名稱：木質素改性製備分散劑的方法
技術領域：
本發明屬於木質素改性製備分散劑的方法，尤其是採用電氧化和磺甲基化製備木質素分散劑的方法。
木質素是自然界僅次於纖維素的最豐富的可再生性有機資源，每年我國來自造紙工業的工業木質素就超過600萬噸，至今還沒有工業規模的合理利用。木質素有許多用途，例如作膠粘劑、分散劑，表面活性劑和降解為低分子產物等，但目前最具潛在應有前景的是作分散劑。鹼木質素或硫酸鹽木質素(統稱為鹼木質素)，在我國是產量最大的一類工業木質素，這類木質素缺乏親水基團。需在鹼性條件下才能溶解，分散活性能也很低，很少有工業用途，要增加這類木質素的分散性能，一般要通過複雜的改性方法。
本發明的目的是提供一種將木質素改性製備分散劑的方法，該方法具有反應條件溫和、不產生公害，而產品分散性能優良的特點。
本發明提供的製備方法採用物理和化學相結合的電氧化和磺甲基化方法，其具體包括以下步驟(1)、木質素的電氧化將pH值2-12的木質素溶液在具有陽極和陰極的電解池中通直流電壓2-12伏，溫度10-40℃下進行電氧化，反應中控制單位質量木質素消耗的電量Q,Q值為5-25千庫倫/克，其中，Q=It/1000G(千庫倫/克)式中I為電流強度(安培)，t為反應時間(秒)，G為木質素質量(克)；(2)、經電氧化的木質素磺甲基化反應在重量濃度為20～30％的經電氧化的木質素溶液中加入甲醛和亞硫酸鹽，木質素與甲醛和亞硫酸鹽的摩爾比為1∶0.8-1.2∶1-3，在100-175℃下反應1-5小時。
本發明所提供的木質素既可以是鹼木質素、硫酸鹽木質素、溶劑木質素，也可以是酸法木質素，酶法木質素。
木質素電氧化中陽極可以是經化學鍍和電鍍二氧化鉛的塑料微孔膜電極，還可以是鉑、金和在鈦基或陶瓷基上鍍二氧化鉛電極；陰極可以是不鏽鋼，還可以是鉛、鐵、鎳和碳等。
經電氧化的木質素磺甲基化反應中亞硫酸鹽是一類水溶性的亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽。
木質素電氧化過程是一個複雜的過程，它既有電子轉移又有液相傳質和化學反應相結合，其中最重要的是電子轉移。當木質素(代號為RH)進行電氧化時，電子轉移的結果會形成活潑的正負離子基團
當控制適當的反應條件，可使反應以氧化反應為主，通過氧化反應改變木質素的結構和在木質素分子中引入較多的親水的羧基，從而提高其分散性能。
本發明提供的電氧化法與化學氧化法相比有以下優點1.可以不需要其它的氧化劑；2.反應是無公害、清潔的反應；3.反應條件緩和，不需要高溫、高壓。
本發明所提供的方法製備的木質素分散劑具有優良的分散性能，可作染料和水泥的分散劑以及其它水性分散體系。
實施例18％濃度的鹼木質素溶液PH值調到10.5，將溶液加入到特製的具有正負電極的反應器中，該反應器的陽極是鈦網鍍二氧化鉛膜電極，陰極是300目的不鏽鋼網，然後加直接電5伏，反應溫度是20℃，當每克木質素耗電量達12千庫倫時，停止電氧化反應。經電氧化的鹼木質素，每1摩爾鹼木質素加入37％濃度的甲醛1摩爾，亞硫酸鈉1.7摩爾，在140℃反應2.5小時，得到的改性鹼木質素產物，對水泥有良好的分散性能，在水泥中摻入0.5％該產品，水泥流動是260mm，而沒有電氧化的是140mm。
實施例26％濃度的木質素磺酸鈉溶液，將PH值調到12，將該溶液倒入到一個特製的反應器中，該反應器的陽極是鍍二氧化鉛的塑料渡網膜電極，陰極是300目的不鏽鋼網電極，反應時加穩定的直流電壓3伏，反應溫度30℃，當反應達到每克木質素磺酸鈉耗電量5千庫倫時，停止電氧化反應。經電氧化的木質素磺酸鈉，每1摩爾木質素木質素磺酸鈉加入37％濃度的甲醛溶液0.8摩爾，亞硫酸氫鈉2摩爾，溶液PH值10，在165℃下反應2小時。得到的改性木質素磺酸鈉有高的分散性能，用二氧化錳-高錳酸鉀法測定，分散能是314mg/100ml，而沒有經電氧化的木質素磺酸鈉分散能是236mg/100ml。
權利要求
1.一種木質素改性製備分散劑的方法，採用電氧化和磺甲基化方法，其具體包括以下步驟(1)、木質素的電氧化將pH值2-12的木質素溶液在具有陽極和陰極的電解池中通直流電壓2-12伏，溫度10-40℃下進行電氧化，反應中控制單位質量木質素消耗的電量Q，Q值為5-25千庫倫/克，其中，Q=It/1000G(千庫倫/克)，式中I為電流強度(安培)，t為反應時間(秒)，G為木質素質量(克)；(2)、經電氧化的木質素磺甲基化反應在重量濃度為20～30％的經電氧化的木質素溶液中加入甲醛和亞硫酸鹽，其中木質素與甲醛和亞硫酸鹽的摩爾比為1∶0.8-1.2∶1-3，在100-175℃下反應1-5小時。
2.根據權利要求1中所述的方法，其特徵在於所述木質素選自鹼木質素、硫酸鹽木質素、溶劑木質素、酸法木質素和酶法木質素。
3.根據權利要求1或2中所述的方法，其特徵在於所述木質素電氧化中陽極選自經化學鍍和電鍍二氧化鉛的塑料微孔膜電極、鉑、金和在鈦基或陶瓷基上鍍二氧化鉛電極；陰極選自不鏽鋼、鉛、鐵、鎳和碳。
4.根據權利要求1或2中所述的方法，其特徵在於所述經電氧化的木質素磺甲基化反應中亞硫酸鹽選自水溶性的亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽。
全文摘要
本發明涉及一種將木質素改性製備分散劑的方法,其採用物理和化學相結合的電氧化和磺甲基化方法,包括以下步驟:(1)、將pH值2－12的木質素溶液通直流電壓2－12伏,溫度10－40℃下進行電氧化;(2)、經電氧化的木質素加入甲醛和亞硫酸鹽,在100－175℃下反應1－5小時,進行磺甲基化反應。該方法具有反應條件溫和、不產生公害,而產品分散性能優良的特點,產品可作染料和水泥的分散劑以及其它水性分散體系。
文檔編號C25B3/02GK1306026SQ0013100
公開日2001年8月1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, 盧卓敏, 黃煥瓊 申請人:中國科學院廣州化學研究所