生物油-树脂复合调优技术研究进展与性能评价

梳理和总结生物油-树脂复合调优技术的研究进展,探索生物油-树脂复合材料的性能评价方法,为该材料的进一步应用和发展提供基础知识和借鉴方法。分析生物油-树脂复合材料的材料组成及基本性质,明确生物油-树脂复合材料的分类及相应制备工艺,评价不同类型生物油-树脂复合材料的基本性能及力学性能,从微细观角度阐释生物油-树脂复合机理。根据调优目标及材料配比,生物油-树脂复合材料分为生物油改性树脂及树脂改性生物油两类。现阶段研究聚焦于生物油改性树脂,其中以生物油代替苯酚合成改性酚醛树脂研究为主。生物油与树脂经复合调优既可补强生物油的高温性能,亦可改善树脂的柔韧性。但随着生物油掺量提高,复合材料的拉伸强度、黏结强度均不断降低。基于综合性能考虑,推荐复合材料中的生物油掺量为10%~30%。本研究为生物油-树脂复合材料的合成体系优化、制备工艺更新等深度研发与进一步推广拓展新思路。

生物质基厚朴酚和糠醛对酚醛树脂的改性研究

为了减少化石能源的使用,选取生物质基厚朴酚和糠醛取代部分苯酚和甲醛,制备了改性酚醛树脂。通过傅里叶变换红外光谱仪,核磁共振波谱仪对改性酚醛树脂进行表征,考察了改性酚醛树脂的基础性能及固化后的力学性能。结果表明:厚朴酚和糠醛改变了酚醛树脂的分子结构,改性酚醛树脂的黏度和游离酚含量明显降低;经过固化后的改性酚醛树脂拉伸强度、冲击强度、弯曲强度分别提高18.6%、20.4%和24.9%。

玉米淀粉-糠醛共缩聚树脂塑料的制备

以来自农林的廉价植物提取物——玉米淀粉和糠醛为原料,合成一款生物基塑料淀粉-糠醇-甲醛共缩聚塑料(SFFP)。通过电喷雾电离质谱(ESI-MS)和X射线衍射(XRD)测试,表明淀粉、糠醛和甲醛在酸性条件下进行了共缩聚反应。该生物基SFFP塑料的抗压强度与酚醛(PF)塑料相近。在300℃、氮气处理条件下的重量损失为18%,与PF塑料相比,SFFP具有较好的热降解性。此外,与PF塑料相比,SFFP具有更好的疏水性,且其可再生原材料含量高达87%,具有一定的应用价值。

五节芒/生物质环氧复合材料固化动力学研究

全生物质复合材料具有极高的环境价值和应用前景,确定固化工艺参数是制备全生物质复合材料的关键步骤。拟制备五节芒(MF)/生物基环氧全生物质复合材料,并研究其固化反应动力学。加入MF纤维来制备MF/环氧树脂(EP)复合材料与EP固化相比要求更高的固化温度,通过将MF进行改性后可以有效降低固化温度并且缩短固化反应的时间;采用Kissinger和Ozawa方法计算发现改性MF纤维有利于降低体系的活化能,根据Crane方程计算固化n级动力学模型,n级动力学模型为MA/EP全生物质复合材料成型过程的固化工艺参数提供了理论支撑,为复合材料的固化成型工艺提供了理论基础。n级动力学模型描述EP/聚乙烯亚胺-植酸-钡-MF(EP/PEI-PA-Ba-MF)体系的固化反应过程,通过模型计算出的最优固化温度和时间用于指导实验制备全生物质复合材料。

可循环利用的生物质基环氧树脂类玻璃高分子材料的研究进展

类玻璃高分子材料(Vitrimer)是一种具有独特功能的新兴材料,基于生物质资源制备的生物质基环氧树脂Vitrimer材料不仅具有良好的力学性能和耐溶剂性,而且具有可循环利用特性(重塑再加工、化学溶解回收、自修复),有望解决传统环氧树脂热固性材料难以可持续循环利用的问题。文中综述了近年来不同生物质资源制备的生物质基环氧树脂以及不同动态化学键构筑的生物质基环氧树脂Vitrimer材料性能的研究进展,展望了生物质基环氧树脂Vitrimer材料未来可能的发展方向,对实现环氧树脂材料的循环利用和可持续发展有重要意义。

大豆蛋白改性酚醛树脂制备及其固化特性研究

采用富含氨基的大豆蛋白对酚醛树脂进行共缩聚改性,探索蛋白对酚醛树脂低温快速固化的影响。通过检测树脂的pH、固含量、凝胶时间,以及结合红外、热重、差示扫描量热分析等方法对改性的酚醛树脂的各项性能进行研究。结果表明,大豆蛋白改性酚醛树脂具有良好的理化特性和胶接性能,其中30%SPF树脂制备胶合板的胶合强度高,达到1.30 MPa;大豆蛋白与苯酚、甲醛发生了共缩聚反应,形成的大豆蛋白-苯酚-甲醛共缩聚树脂结构具有优异的热稳定性,且具有较低的固化温度。该研究解决了酚醛树脂存在的固化温度高、固化速率慢、高度依赖化石资源等缺点,为其在木材工业中广泛应用提供依据。

丁香酚环氧有机硅树脂的制备及其固化动力学研究

利用丁香酚环氧和环四硅氧烷硅氢加成得到新型生物基环氧树脂D4EUEP,通过核磁共振氢谱和飞行时间质谱表征其准确结构。使用非等温DSC对D4EUEP/33DDS固化体系进行分析,采用双参数自催化模型和Málek判据建立了该体系固化动力学模型。模型计算结果与实验结果相关系数大于99%,证明该模型可以较好地描述D4EUEP/33DDS体系的固化过程。通过AICM方法研究了体系的有效活化能与转化率之间的关系,揭示了微观反应机理的变化,并通过Vyazovkin法对D4EUEP/33DDS体系进行了等温固化预测。

可再生桐油基热固性树脂的合成及性能

通过酯交换及其自身的O—N分子内迁移制备N-羟烷基脂肪酰胺(TOH),进一步与甲基丙烯酸酐酯化而获得拥有端双键的桐油基单体(TOMA),基于这一策略,将桐油转化为可替代石油基树脂的热固性或热塑性材料。为利用桐油脂肪链中的共轭双键,将桐油基单体以简单的溶液聚合制备出携带丰富侧链的聚合物(PTOMA)。随后,选用双马来酰亚胺(BMI)作交联剂,与PTOMA脂肪侧链上的共轭双键发生Diels-Alder反应,形成交联网络,制备了桐油基热固性材料。结果表明,通过调节材料的交联密度,获得具有优异的热性能及力学性能的全生物质可再生材料,最大应力可达8.89 MPa,玻璃化转变温度能够在25~55℃内实现调控,为进一步规模化生产可再生生物质材料提供了一种思路。

环氧树脂阻燃技术研究进展

环氧树脂力学性能优异且应用广泛,但是易燃的缺点限制了其应用领域,因此,环氧树脂阻燃技术是该领域的研究热点。将环氧树脂阻燃技术归纳为以下几类:卤系、磷系、碳系、硅系、纳米材料以及更加绿色环保的生物质阻燃技术,并且针对性地论述了这些阻燃技术的代表性研究成果,指出目前技术发展中存在的问题和发展方向。

生物质酚醛树脂的制备

酚醛树脂具有耐腐蚀、易切割、不易燃等优点,被广泛地应用于胶合板、电气设备和耐腐蚀涂料等加工工业中,但酚醛树脂传统的合成方法需要消耗巨大的煤炭资源来满足我国庞大的需求。生物质是重要的可再生资源,如何合理利用这庞大的资源成为我们未来发展的重中之重,也为解决能源危机找到了一条重要路径。本次实验主要以小麦秸秆为原料,首先采用稀酸水解制备木糖,接着用稀酸催化木糖脱水得到糠醛,通过分光光度法测得糠醛浓度为9.25 mg/mL,然后用碱提法从残渣中得到碱木质素,通过紫外吸收法测得碱木质素的浓度17.21 mg/mL。然后将酚化后的碱木质素、苯酚、甲醛和糠醛作为4种原料(碱木质素替代20%的苯酚,糠醛替代5%的甲醛),合成生物质酚醛树脂的一种:木质素-苯酚-糠醛-甲醛树脂(简称LPFF树脂)。通过红外吸收图谱可确定中间体糠醛和木质素的存在,以及加入的酚化木质素和糠醛与苯酚和甲醛一同发生了交联反应。

大豆蛋白基生物质胶黏剂的合成及热力学性能

以大豆蛋白为原料,研究了生物质大豆蛋白胶黏剂(SPA)的合成及热力学性能。在单因素试验基础上,采用GL9(34)正交平衡区组设计试验,对改性SPA的合成工艺进行了优化。结果表明:改性SPA优化合成工艺条件为硫脲用量1.5 mol,二氧化硅质量0.5 g,三聚磷酸钠质量3 g,最佳工艺下SPA(OSPA)胶接木质材料湿状胶合强度达1.01 MPa,与正交平衡区组设计第7组SPA(SPA7)相比,其胶合强度降低了10%,但胶合板压缩率减少了29.35%,多次验证,湿状胶合强度变异系数为1.7%,具有较高的实用性和稳定性。差示扫描量热仪(DSC)曲线上出现结晶吸热峰,且OSPA起始温度降低,峰值温度略提高,其热焓值由83.89 J/g升高到99.61 J/g;热重分析(TG)表明OSPA分解温度向高温偏移,至800℃时残炭率为25.20%,热稳定性提高。扫描电镜(SEM)分析表明OSPA界面出现诱发银纹,断面层形貌结合致密,改善了大豆蛋白基生物质胶黏剂的胶合强度及耐水性。

木质素酚醛树脂基泡沫炭的制备及其油水分离性能（英文）

采用绿色处理过程从草本植物中提取14 wt%木质素,以该木质素取代25%苯酚制备酚醛树脂,并以木质素酚醛树脂为碳源、聚氨酯泡沫为模板制备泡沫炭,并研究其油水分离性能。结果表明,所得泡沫炭具有开放大孔、低密度、疏水亲油的性能,并对有机溶剂和油品展现出良好的吸附性能,其饱和吸附量可达其自身重量的12~41倍。泡沫炭吸附有机溶剂后可通过直接燃烧进行脱附,循环使用10次后,泡沫炭对植物油仍可保留83%的饱和吸附量。

生物质苯酚液化物制备酚醛树脂材料的研究进展

近年来随着石油基资源持续消耗和环境污染日益严峻,各国科技工作者和工业界共同关注可再生资源的有效利用问题,特别是在利用可再生资源制备生物质基材料及性能改性方面取得了一定的进展。本研究重点阐述了国内外在利用生物质苯酚液化物制备酚醛树脂材料领域的最新进展,主要包括生物基酚醛胶黏剂、生物基酚醛模塑材料、生物基酚醛泡沫材料和生物基酚醛碳纤维材料。对利用生物质苯酚液化物制备酚醛树脂材料实现工业化应用的现状及前景进行了分析和展望。

炭气凝胶研究现状及其发展前景

炭气凝胶是有机凝胶经超临界干燥与炭化方法得到的一种新型多孔性炭材料,兼具气凝胶轻质多孔、低密度、高比表面积等特性,以及炭材料的导电、传热、耐高温、耐酸碱等一系列优点,这些优良性能使炭气凝胶成为炭材料研究与应用中的一个热点。炭气凝胶的发展极为迅速,其制备原料已经不仅仅局限于传统的交联型酚醛预聚体,从来源广泛的生物质材料制备炭气凝胶已成为可能。笔者从炭气凝胶制备原料入手,概述了炭气凝胶的各种制备原料及其制备方法,介绍了炭气凝胶的性质及各种改性方法,并对炭气凝胶在电化学、吸附材料、催化剂及其载体与贮氢材料等领域的应用情况进行了评述。最后,在深入分析了研究现状的基础上,对炭气凝胶的发展前景进行了展望。

生物质环氧树脂固化剂的研究进展

综述了近五年来生物质环氧树脂固化剂如生物质的酸或酸酐、胺类化合物、酚醛树脂、聚酰胺等的新近研究成果。对上述生物质环氧树脂固化剂的制备方法、合成条件、反应原理等进行了概述。分析了采用上述生物质固化剂固化的环氧树脂的性能,如玻璃化转变温度、拉伸强度、拉伸模量、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量、断裂伸长率和热分解温度等,并与商业化的酸酐或胺类固化剂进行了比较。

木质生物材料苯酚液化及其在树脂中的应用

液化技术是近年来生物质高效增值利用领域新研发的一项技术,能将木质生物材料转化为具有反应活性的液态物质,作为合成高分子树脂的原料,能部分替代来源于石化产品的苯酚。本文综述了木质材料液化技术的发展历程、主要液化方法、发展前景及液化产物在树脂中的利用。

生物质改性三聚氰胺甲醛树脂研究进展

介绍了生物质的分类与结构,综述了几种生物质在三聚氰胺甲醛树脂改性领域的研究进展,并对今后的研究方向作了展望。

海洋生物质材料/无机矿物材料改进高吸水树脂的研究进展

传统的高吸水树脂在众多领域取得了广泛应用,但其在电解质溶液中耐盐性差及降解性能低等问题限制了其发展。通过加入海洋生物质材料或无机矿物材料来改性传统高吸水性树脂,不仅能提高树脂的耐盐性、力学性能等指标,同时也能增加树脂的降解性,降低生产成本,这逐渐成为高吸水材料领域的发展趋势和研究热点。综述了海洋生物质材料/无机矿物材料改性高吸水性树脂的应用现状和研究进展,并指出了高吸水树脂的发展方向。

生物质热解液化产物制备酚醛树脂研究进展

在介绍热解制备富含酚类物质液化产物的生物质原料的基础上,综述了快速热解油、真空热解油、高压热解油、常压苯酚液化产物、木质素酚解产物及生物油抽提分离产物等生物质热解液化产物制备酚醛树脂及其应用现状,并指出了生物质热解液化产物替代酚类化合物制备酚醛树脂存在成本较高、反应活性较低、尺寸稳定性较差等问题,利用造纸黑液木质素与树皮制备酚醛树脂将成为重要方向。

生物质改性热固性树脂的研究进展

综述了生物质在热固性树脂中的最新研究进展,重点介绍了木质素、淀粉、植物油的应用及其性能。指出提高性能和降低成本是研究生物质改性树脂的主要方向,并对生物质树脂的应用前景做了展望。