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。

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。

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。

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。

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。

麦草室温碱提取木质素、LCC级分程序分离及其组成特性

采用酸化沉淀法程序分级分离室温麦草碱抽提液中木质素、木质素-碳水化合物复合体(LCC),得到了pH值10.5、9.0和2.0三个级分。pH值10.5级分得率较高,为12.24%,该组分含有大量的碳水化合物,可能是以水不溶性LCC为主。随着pH值的降低,级分中的木质素含量逐渐增加,碳水化合物含量逐渐减少,pH值9.0和2.0组分均是以木质素为主。pH值2.0级分中碳水化合物含有较多的阿拉伯糖和半乳糖,该级分中LCC组成与pH值10.5和9.0级分LCC组成可能不同。抽提液中的SiO2大部分沉淀在pH值10.5和9.0级分中,pH值9.0级分中灰分质量分数高达13.29%。酸化沉淀程序分离法是一种分级分离麦草碱抽提液中木质素、LCC的有效方法。

一种含N、Si木质素基成炭剂的合成及其表征

以麦草碱木质素(WSAL)为主要原料,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对其进行改性,制得了含N、Si木质素基成炭剂(CFA-WSAL),并对其合成工艺进行了优化。同时,借助傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和热重分析仪(TGA)分别对该木质素基成炭剂的结构与热稳定性能进行了表征。结果表明:成功获得了目标产物CFA-WSAL,其在空气中的起始降解温度(T_(5%))为269.9℃,明显高于WSAL(204.7℃)。在固定木质素及溶剂用量分别为200 mg和5 ml的前提下,CFA-WSAL的最佳制备工艺为:乙醇和去离子水的体积比为0.5:4.5,反应温度为80℃,反应时间为2 h,KH550用量为0.488 g。此外,CFA-WSAL在500℃及800℃下的残炭率分别可达到31.5%和21.3%,明显高于WSAL的2.0%和1.9%。这表明该成炭剂具有良好的热稳定性及成炭能力,在膨胀型阻燃高分子材料领域具有潜在的应用前景。