麦草碱木质素聚氨酯薄膜的合成条件优化

以麦草碱木质素、聚乙二醇(PEG)及多苯基甲烷多异氰酸酯(PAPI)为原料,以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,使用溶液固化成型法制备了碱木质素聚氨酯薄膜。采用差示扫描量热法(DSC)表征了薄膜的热性能,并测定了木质素聚氨酯薄膜的弹性模量、拉伸强度和拉伸率。试验结果表明:当使用PEG300、异氰酸酯指数为2.2、木质素加入量为11%(质量分数)时,聚氨酯薄膜的弹性模量为0.52GPa、拉伸强度69.1MPa、拉伸率15.6%,且成膜性能良好。

麦草碱木素高效水煤浆分散剂的应用性能

以麦草碱木素为原料,通过磺化共聚的方法合成一种水煤浆分散剂(MSL)。研究发现,该分散剂的分子质量和磺酸基含量是影响其对水煤浆分散降黏能力的主要因素。在MSL不同分子质量分布的级分中,较高分子质量的级分对水煤浆具有较好的分散降黏能力,然而分子质量过高不利于对水煤浆的降黏作用。MSL对水煤浆的分散降黏能力远优于木素磺酸钠,与萘系水煤浆分散剂相当,对水煤浆的稳定性优于萘系分散剂。

木质素聚氨酯薄膜合成条件及性能的研究

以麦草碱木质素、相对分子质量为300和1 000的聚乙二醇(PEG)及多苯基甲烷多异氰酸酯(PAPI)为原料,以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,使用溶液浇注法固化成型工艺,制备了碱木质素聚氨酯薄膜。通过调整PEG 1 000与PEG300的比例提高了聚氨酯的力学性能。测定了木质素聚氨酯薄膜的弹性模量、拉伸强度和断裂拉伸率、耐撕裂度。实验结果表明,调节不同相对分子质量聚乙二醇在反应体系中的比例,可以显著提高成膜后的耐撕裂性能,改善由于加入木质素后聚氨酯薄膜过脆的缺点。当使用PEG 1 000与PEG 300物质的量之比值为2.0,异氰酸酯指数为2.5,木质素加入量为20%(质量分数)时,聚氨酯薄膜的弹性模量为1.49 GPa、拉伸强度为36.5 MPa、断裂拉伸率为12.7%,耐撕裂度为8 460 mN,且成膜性能良好。

溶媒法合成羧甲基碱木质素及其表征

采用单因素实验法,考察了水/乙醇反应溶剂体积比,反应温度和氢氧化钠加入方式对碱木质素的羧甲基化反应转化率及产物羧基含量的影响。结果表明,碱木质素的羧甲基化反应转化率及产物羧基含量随着水/乙醇体积比的增大而急剧减小,随着反应温度的升高而先增大后缓慢降低,二次加碱方式有利于反应的转化率及产物的羧基含量的提高。在70℃,水/乙醇体积比为20∶80的介质中,采用二次加碱方式,制备羧甲基碱木质素的反应转化率可达94.798%,产物的羧基含量可达2.764 mmol/g。红外光谱(FT-IR)和核磁共振(13C-NMR)表征结果表明,羧甲基化反应在碱木质素的酚羟基和α-醇羟基上成功接入了大量的羧甲基。

活化磺化麦草碱木质素高效减水剂性能的研究

以麦草碱木质素为原料,通过活化、磺化、缩合制备高效减水剂GSAL,研究其对水泥和混凝土性能的影响,并探讨了GSAL的减水作用机理。结果表明,水灰比为0.32,掺0.6%GSAL的水泥净浆流动度为248 mm,比掺奈系减水剂FDN的水泥净浆流动度大30 mm,水泥净浆流动度120 min后仅损失17.3%,水泥净浆的终凝时间延长2～3 h,混凝土减水率达24.5%,比FDN高3.7%,GSAL使混凝土3 d、28 d抗压强度比分别达到178%和154%,比掺FDN分别提高36%和33%。通过表面物化性能研究表明,GSAL对水泥的减水分散作用主要是由于其对水泥颗粒具有良好的润湿作用、适当的气泡润滑作用以及在水泥颗粒表面形成了较强的静电斥力。

麦草碱木质素改性聚氨酯的老化降解性能研究

对麦草碱木质素改性聚氨酯薄膜(PUF)的热稳定性、热水稳定性、紫外光降解性能进行了测定。实验结果表明,加入20%碱木质素的聚氨酯薄膜与不含木质素的PUF相比:热氧化后的拉伸强度保留率由纯聚氨酯的89.3%提高到132.0%,拉伸率保留率由19.6%提高到66.3%;紫外光老化28 d后的拉伸率保留率由纯聚氨酯的9.4%提高到48.6%;热水老化后的拉伸强度保留率由74.8%提高到了95.5%;但加入碱木质素后PUF的耐碱性显著降低。

微波·超声和碱液预处理对芦苇秸秆木质素的降解效果

[目的]研究微波、超声和碱液预处理对芦苇秸秆木质素的降解效果。[方法]设计Plackett-Burman试验,使用超声微波萃取仪以碱液为溶剂对芦苇秸秆进行处理,通过纤维分析仪测定木质素含量变化,分析了各处理因素在木质素降解中的作用。[结果]通过Minitab软件分析木质素降解率与处理条件的关系,发现碱液浓度为唯一显著的影响因素,液料比和微波时间也有一定作用。[结论]确定了碱液为主、微波为辅的芦苇秸秆木质素降解手段,为芦苇秸秆的预处理应用奠定了基础。

超声波法活化麦草碱木素及用于PF胶黏剂的研究

麦草碱木素是我国造纸工业重要的剩余物,但是麦草碱木素的结构决定了其反应活性较低,从而使其应用受到较大的限制。笔者根据麦草碱木素的特点分别对比超声破碎仪不同的超声条件(时间:10、20、30、40min;振幅:60、80、100)和不同的溶液质量比(100:0,60:1,20:1)对麦草碱木素的活化效果,并探索用活化后的木素代替部分苯酚(10%、20%、30%、40%)制备酚醛树脂胶黏剂的可行性。研究结果表明:超声波作用可显著提高酚羟基的含量。超声波作用时间在20min、振幅80、溶液质量比20:1时效果相对较好。经过超声波活化的木素按20%的量替代苯酚制备LPF,压制的胶合板的胶合强度都达到国家Ⅰ类胶合板的要求,并能与未改性的酚醛树脂(PF)胶黏剂相媲美。

麦草烧碱-AQ法黑液碱木素的特性和酸化沉淀过程

本文主要研究从烧碱-AQ法麦草制浆黑液用硫酸沉淀的碱木素的得率、外观、纯度、紫外、红外光谱等特性,并讨论沉淀过程pH、温度、无机沉淀剂等因素的影响。

不同氧化剂对禾草类碱木质素结构变化的影响

研究了禾草类碱木质素在O2、H2O2、O3、O2/H2O2、O3/H2O2等不同氧化剂氧化时其结构的变化规律,为更好地利用禾草类碱木质素提供理论依据和工艺方法。研究结果表明,以O2/H2O2氧化禾草类碱木质素时,高用碱量可促进木质素高分子组分氧化降解,分子质量均一化,酚羟基和羧基增加较多,脱甲氧基反应也较强烈;低用碱量时,木质素氧化降解少,并伴有缩合反应;H2O2可促进碱木质素氧化降解,促进酚羟基、羧基的产生和脱甲氧基反应;在O3氧化适宜条件下,添加H2O2可使O3氧化反应缓和,木质素分子发生缩合并均一化,生成较多的酚羟基、羧基和羰基。

吐温-80及碱预处理对饲用稻草木质素含量和纤维素酶解产糖的影响

探讨了添加1‰吐温-80非离子表面活性剂和不同浓度碱预处理对稻草秸秆木质素及纤维素的影响,并对预处理前后的稻草进行了X射线衍射光谱(XRD)分析,从结晶度的变化综合分析了预处理对纤维素酶解的影响。实验结果表明:在30℃下添加1‰吐温-80非离子表面活性剂时,用4%NaOH预处理稻草秸秆,木质素含量降至6.5%(较未处理稻草下降了41.9%),灰分值仅占6.9%,具有较好的粗饲料价值;在121℃(0.1 MPa)下添加1‰吐温-80非离子表面活性剂时,用4%NaOH预处理稻草秸秆,木质素含量降至2.8%(较未处理稻草下降了74.5%),酶解还原糖达到393.9 mg/g,纤维素糖化率为59.3%(较未处理稻草提高了2.4倍)。XRD分析显示,在较温和的条件下,低浓度碱预处理稻草秸秆,对纤维素结晶区带来的影响相对于无定形区弱,不足以引起纤维素结晶度的降低。

麦草浆造纸废液制木材胶粘剂的研究

使纸浆造纸废液自然发酵，用经过发酵的木素，按常规的制胶工艺制取木素酚醛树脂胶，并研究其胶合性能。

麦草碱木素结构特性的研究

采用酸析-弱酸解两段法分离提纯麦草碱木素,通过凝胶渗透色谱分析(GPC)对木素试样进行了分子量检测,得出麦草碱木素的分子量分布,计算出碱木素数均和质均分子量。利用红外光谱,对木素结构进行了系统的分析。经过衍生化的麦草碱木素,通过磷谱核磁共振(31P-NMR)技术得出木素结构谱图,对木素结构中脂肪羟基、总酚羟基和羧基以及总酚羟基中各酚羟基功能基团进行定量分析对比。对麦草碱木素结构有了更全面的了解,为木素的进一步改性及广泛应用提供了条件。

稻麦草蒸煮废液的酸沉淀性能

对稻、麦草蒸煮废液在不同pH下的酸沉淀特性(沉淀物的组成及清液的COD等)进行了研究,并对分级沉淀的木质素进行了应用性能分析。结果表明,pH是影响酸沉淀过程的主要因素,pH≥6时,仅有极少量的木质素被沉淀,沉淀物主要为灰分;采取分级沉淀的方法可以得到纯度较高、性能良好的木质素产品。

FTIR显微成像表征碱处理后玉米秸秆木质素含量及分布

探究木质素原位表征方法,能为研究农作物秸秆去木质化过程中木质素变化规律提供帮助。该研究以玉米秸秆为原料,碱处理玉米秸秆横切片后进行傅里叶变换红外(Fourier transform infrared,FTIR)显微成像,并结合快速非负最小二乘(fast non-negativity-constrained least squares,fast NNLS)拟合算法计算组织中木质素的分布。结果显示:1)FTIR显微图像结合fastNNLS算法可对组织中的木质素进行定位及定量分析。如拟合计算得到,原样组织薄壁细胞中木质素质量分数为7.7%,碱处理5、30、60min后下降至6.0%、4.8%、3.5%;2)基于fastNNLS拟合计算的组织中木质素变化趋势同试验测定的木质素变化趋势一致。研究结果表明,基于FTIR显微成像的表征方法可用于原位分析碱处理过程中秸秆组织的木质素分布及含量变化,实现介观尺度研究秸秆木质素降解规律。

碱处理对棉秆皮纤维木质素的影响

棉秆皮纤维中的木质素影响纤维的柔软性。采用正交实验分析碱性处理条件对棉秆皮纤维木质素的影响。实验结果表明:H2O2浓度对棉秆皮纤维的木质素影响最大,且对木质素含量的影响最显著。在NaOH质量浓度8 g/L,温度80℃,时间45min,H2O2质量浓度7 g/L条件下,棉秆皮纤维中木质素含量较少。

微波活化草浆碱木素减水剂的合成与性能研究

采用微波对反应性很低的草浆碱木素进行活化,活化后的草浆碱木素再通过磺化反应在其结构上引入更多的磺酸基,将造纸废弃物制成了具有高附加值的减水剂。并通过正交实验对工艺条件进行优化,找到适宜的条件:pH值为10￣11;微波活化过程中H2O2用量为草浆碱木素质量的3%;磺化反应中磺化剂用量为草浆碱木素质量的20%;磺化反应时间为2h;磺化反应温度为85℃。该减水剂与没有经过微波活化直接进行磺化反应的草浆碱木素减水剂相比,具有更好的水泥净浆流动度、更高的减水率。

碱抽提乙醇麦草浆纤维表面性质的AFM和XPS研究

研究了碱抽提乙醇麦草浆纤维表面的形貌学特征、化学组成和木素的分布。AFM研究结果表明,随抽提时间的延长,碱抽提后乙醇麦草浆纤维表面无定形木素覆盖区域面积减少,木素颗粒减少,颗粒尺寸减小,部分区域呈现清晰的微细纤维纹路,反映出木素在纤维表面的分布不均匀,纤维表面不同区域木素对碱抽提的适应性也不同。XPS分析结果表明,与未经碱抽提的乙醇麦草浆相比,碱抽提后的乙醇麦草浆纤维表面O/C比值显著下降,而更接近木素O/C比值的理论值,说明碱抽提后乙醇麦草浆纤维表面仍然存在木素,在碱抽提过程中也存在溶解木素在纤维表面二次吸附和沉积的现象。

碱木质素三步法制备微米尺寸球形活性炭研究

以碱木质素为原料采用球形木质素前驱体,炭化,活化三步法制备微米尺寸的球形活性炭。研究了球形木质素前驱体的制备条件及活化条件对球形活性炭的粒径大小、结构形貌、孔结构的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)、低温N2吸附-脱附以及傅里叶红外光谱(FT-IR)对产物的形貌结构、吸附性能和表面官能团进行了表征。结果表明,当反应温度为90℃,反应时间10 h,搅拌速度200 r/min,p H值为3.0的条件下,制备出粒径为5μm左右、球形形貌完整的球形木质素前躯体。通过对球形木质素前躯体在300℃炭化以及850℃下CO2活化,制备出比表面积为776.96 m2/g,总孔容为0.487 1 cm3/g,平均孔径为2.51 nm的球形活性炭。

离子液体[BMIM]Cl与H_5PV_2Mo_(10)O_(40)双效催化降解麦草碱木质素的研究

采用常规合成法制备了杂多酸H_5PV_2Mo_(10)O_(40),并通过FT-IR、XRD、SEM对其进行表征。研究了[BMIM]Cl单催化与{H_5PV_2Mo_(10)O_(40)+[BMIM]Cl}双效催化体系中,反应时间、温度以及H_5PV_2Mo_(10)O_(40)用量对麦草碱木质素降解的影响,并初步探讨了木质素的降解机理。结果表明:H_5PV_2Mo_(10)O_(40)中P、V、Mo相对原子质量满足1∶2∶10关系,并具有典型的Keggin结构;木质素降解反应中,仅离子液体[BMIM]Cl降解木质素的最佳条件为140℃下反应3 h,降解后固体产物中总羟基由3.49 mol/kg增加到10.92 mol/kg,液体产物中有香草醛与丁香醛生成,分别占2.00%和2.15%;{H_5PV_2Mo_(10)O_(40)+[BMIM]Cl}双效催化体系中,最佳反应条件为加入20%的H_5PV_2Mo_(10)O_(40)120℃下反应6 h,降解后固体产物中总羟基由3.49 mol/kg增加到14.12 mol/kg,摩尔质量由7.691 kg/mol降为1.589kg/mol;液体产物中无丁香醛生成,香草醛占6.97%。初步认为:当单独[BMIM]Cl催化木质素时,H+首先进攻木质素中β-O-4键上的氧原子,正电荷转移到β位,然后水分子中氧原子向带有正电荷的β位进攻,从而催化剂的H+被消除,最后实现了β-O-4键水解断裂,生成愈创木酚,进而侧链发生氧化生成香草醛与丁香醛;当添加H_5PV_2Mo_(10)O_(40)时,[PV2Mo10O40]5-中的VO+2由V(V)→V(IV),故使模型化合物得以单电子的氧化,使木质素脱甲氧基,由紫丁香基木质素转变成愈创木基木质素,液体产物中无丁香醛生成,且香草醛质量分数升高。