离子液体[bmim]Cl对甘蔗渣中纤维素的溶解与再生

研究了利用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([bmim]Cl)对甘蔗渣中的纤维素直接溶解并再生,考察了温度、NaOH浓度以及溶解时间对溶解率的影响,同时分别通过FT-IR、X射线衍射及热失重对再生纤维素的结构、结晶性及热性能进行了研究。实验表明:温度80℃、NaOH浓度为1%、溶解时间为1.5 h时,离子液体[bmim]Cl对甘蔗渣有最好的溶解性,溶解率可达到48%。离子液体主要溶解甘蔗渣中的纤维素,且为非衍生化的直接溶解,再生后的纤维素结晶形态由纤维素Ⅰ变为Ⅱ,热稳定性能同纯纤维素相比有所降低。

桉树木粉的有机磺酸催化热化学液化研究

研究了对甲苯磺酸催化桉树木粉在多元醇体系的液化反应,利用在线红外光谱技术,研究了桉树木粉的醇解液化反应过程,探索了不同反应条件对液化反应的影响。通过对液化产物的分析,揭示了液化产物的性质随反应时间变化的规律。实验结果表明：桉树木粉在聚乙二醇-丙三醇（质量比4∶1）的液化溶剂中,当对甲苯磺酸用量为3%、反应温度160℃、液固质量比4∶1、液化反应时间180 min时,其液化产率高达89.97%。液化产物的羟值随反应时间的增加在460~340 mg/g区间逐渐降低、酸值在13~20 mg/g区间逐渐增加。

生物质化学组分及其液化残渣的热重行为

分别对木粉主要组分(纤维素、半纤维素和木质素)及其在相同液化条件下的液化残渣的热重行为进行了研究。热重实验结果表明,木粉主要组分的热稳定性为:木质素>纤维素>半纤维素。木粉的热解过程可以认为是这3种主要组分热解行为的综合:木质素的热解比较缓慢,热解温度区间最宽,主要失重温度为250～630℃;而纤维素和半纤维素的主要热解温度分别为332～383℃和236～333℃。在液化反应过程中,木粉主要组分发生降解从易到难的顺序为:木质素>半纤维素>纤维素。在木粉的液化过程中,快速液化阶段主要与半纤维素和木质素有关,而液化残渣率的高低主要与纤维素液化程度有关。

蔗渣/LiCl/DMAc溶液体系及其纤维素接枝聚丙烯酰胺的制备

为了发展利用植物生物质资源,采用将蔗渣溶于LiCl/DMAc体系并利用溶解于其中的物质与丙烯酰胺进行均相接枝反应以制备蔗渣接枝聚丙烯酰胺。结果表明蔗渣在160℃活化1h,烘干后与100g/L的LiCl/DMAc体系以固液比1∶50混合,然后在160℃加热4h的条件下可以取得81.3%的溶解率。溶液中不但含有纤维素,而且含有半纤维素和木质素。该溶液在30℃、N2环境且丙烯酰胺分两次投料的条件下进行共聚的接枝率达到62.86%。进一步的实验表明蔗渣接枝物的主要成分是纤维素-g-聚丙烯酰胺。这为植物生物质的高值化利用提供了新的途径。

木粉及其组分的多元醇酸催化热化学液化

分别将木粉、纤维素和木质素在乙二醇中进行热化学液化。研究结果表明木粉中纤维素的非结晶区、木质素和半纤维素首先被液化,而纤维素的结晶区较慢被液化,到液化反应中期基本降解完全,液化产率高于97%。利用在线红外光谱仪跟踪检测了整个液化反应过程,结合GC-MS结果发现:乙二醇在反应过程中脱水生成了二甘醇和三甘醇。在液化反应中,纤维素的糖苷键断裂后生成葡萄糖苷结构,随后葡萄糖苷中的吡喃环也被打开,生成的活性中间体相互反应或与乙二醇反应生成了如3-(2-甲基-[1,3]-二氧戊环-2-基)-丙酸乙酯、乙酰丙酸丁酯等酯类;木质素的苯丙烷结构主要降解为苯酚、2,6-甲氧基苯酚等芳香族衍生物,因此木粉液化产物是聚醚/酯混合多元醇。

LiCl/DMAc体系对蔗渣的溶解性

LiCl/DMAc体系是近年来日益受到重视的纤维素非水溶剂,但其溶解植物生物质,如蔗渣的情况却鲜有报道。本文从活化时间、固液比、LiCl浓度、加热时间及加热温度5个方面对LiCl/DMAc体系溶解蔗渣的行为进行研究。结果表明最佳溶解条件为:蔗渣160℃活化1h,烘干后取400mg与10%LiCl/DMAc溶液20mL按固液比1:50g/mL混合,160℃加热3h后,蔗渣溶解率可达81.8%。这为均相条件下利用蔗渣进行高效衍生化提供了有前景的发展方向。

纤维素/LiCl/DMAc溶液体系的研究与应用

纤维素由于存在大量分子内和分子间氢键导致的结晶性原纤结构而难溶于一般的溶剂,氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)体系由于能够在纤维素不发生降解的情况下将其完全溶解,且溶液具有良好的热稳定性和时间稳定性,从而成为近年来纤维素研究的热点。本文主要从纤维素的溶解过程、纤维素在溶液中的状态及其分子量分布和纤维素新材料的制备三个方面综述了LiCl/DMAc体系作为纤维素良溶剂的研究进展,并在此基础上提出了LiCl/DMAc体系目前所面临的问题及发展前景。