木質(zhì)素基熱塑性材料的制備.pdf

1、木質(zhì)素是自然界中含量?jī)H次于纖維素，能提供可再生芳香基化合物的非石油資源。據(jù)估計(jì)，全球每年以大約200億噸的速度再生。工業(yè)上的木質(zhì)素是造紙工業(yè)和生物乙醇工業(yè)的副產(chǎn)物，這些制造過(guò)程產(chǎn)生的木質(zhì)素通常只有較低的附加值，其中絕大部分都作為熱源被燃燒，沒(méi)有作為一種寶貴的資源被利用起來(lái)。因此，尋找一種合適的方法提高木質(zhì)素的附加值，將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。提高木質(zhì)素附加值的研究一直是木質(zhì)素研究的熱點(diǎn)，一些研究將木質(zhì)素作為填充劑，例如將木質(zhì)素填充在生物質(zhì)

2、材料中提高其疏水性，硬度和結(jié)晶性能等，然而，沒(méi)有經(jīng)過(guò)改性的木質(zhì)素填充在熱塑性材料中通常對(duì)材料的力學(xué)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。還有一些研究利用木質(zhì)素上含有的反應(yīng)性基團(tuán)，制備熱固性的樹(shù)脂，如酚醛樹(shù)脂，脲醛樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂等。
　　本論文將癸二酰氯與聚乙二醇、木質(zhì)素共聚，在木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)中引入柔性鏈段，將非熱塑性的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為熱塑性的材料，大大地拓展了木質(zhì)素的應(yīng)用領(lǐng)域。探究了合成木質(zhì)素基熱塑性材料的最佳條件，結(jié)果表明，在合成溫度為70℃，反應(yīng)時(shí)間為

3、8h，聚合物的產(chǎn)率最高。
　　將制備的木質(zhì)素基熱塑性材料進(jìn)行核磁共振和紅外表征，證實(shí)了反應(yīng)的發(fā)生。將其熱壓成膜，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試并探究不同的酰氯/羥基比、不同木質(zhì)素含量以及不同的PEG鏈長(zhǎng)對(duì)材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，該材料能在高溫下熔融，具有可塑性。掃描電子顯微鏡顯示該材料表面均一。在酰氯/羥基比值為1.5∶1時(shí)，材料的力學(xué)性能最好，斷裂強(qiáng)力為1.27Mpa，斷裂伸長(zhǎng)為62.8％，楊氏模量為10.79Mpa。隨著木質(zhì)素含量從3

4、0％增加到45％，材料的斷裂伸長(zhǎng)從62.8％降低到23.04％，楊氏模量從10.79MPa增加到16.08MPa，斷裂強(qiáng)力隨木質(zhì)素含量的增加變化不大。
　　木質(zhì)素作為一種植物副產(chǎn)物，是優(yōu)良的可再生材料，但是由于它與其他生物材料的相容性差，難以與其他的生物質(zhì)材料共混。本論文通過(guò)辛酸亞錫的催化將D-丙交酯接枝到木質(zhì)素上，制備出了木質(zhì)素聚乳酸共聚物，提高了木質(zhì)素在聚乳酸中的分散性。核磁共振和傅里葉變換紅外光譜證實(shí)了反應(yīng)的發(fā)生。將改性后的

5、木質(zhì)素與L-聚乳酸共混后進(jìn)行力學(xué)性能和吸收紫外性能測(cè)試，結(jié)果表明改性木質(zhì)素的引入在保持了聚乳酸原有的力學(xué)性能的同時(shí)，賦予聚乳酸吸收紫外線的能力。
　　木質(zhì)素豐富的含量和可生物降解性有利于緩解能源危機(jī)和解決環(huán)境污染，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。但是由于木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在木質(zhì)素基熱塑性材料的方面的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。因此有效地利用木質(zhì)素開(kāi)發(fā)更多優(yōu)良的木質(zhì)素產(chǎn)品以及實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素高附加值產(chǎn)品的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化，對(duì)于實(shí)現(xiàn)再生資源和廢棄物的循環(huán)利用，解決