乳酸介质中麦草浆纤维素的降解及其结构的变化

[目的]为利用纤维素制备热塑性高分子材料提供依据。[方法]在一定温度下,将预处理后的原料（干燥麦草浆）浸入一定量的乳酸中,搅拌一定时间后干燥至恒重,研究温度、时间对纤维素聚合度和碘吸附值的影响,并分析麦草浆纤维素在乳酸介质中化学结构的变化。[结果]温度高于30℃时,纤维素开始降解,且温度越高,纤维素降解越剧烈。温度和搅拌时间对纤维素聚合度和碘吸附值的影响较大,而乳酸用量对其影响较小。红外谱图和X-衍射图谱分析结果表明,60℃之前,麦草浆在乳酸介质中主要发生物理溶胀和少量的降解;超过70℃后,麦草浆除发生降解外,还可能伴随着化学反应,但纤维素的晶型未发生改变。[结论]该研究为纤维素在乳酸介质中的改性提供了资料。     

混合溶剂溶解木粉制备注塑级生物基塑料的研究

为了实现农林废弃物资源化利用,以胡桑枝条为原料制备可注塑的生物基塑料。以二甲亚砜(DMSO)/四乙基氯化铵(TEAC)复合溶剂为改性试剂,通过对球磨木粉简单的溶解和析出,进行塑化改性处理。TEAC在改性过程中逐渐渗透到纤维素分子链之间,(C2H5)4N+和Cl-分别与纤维素羟基结合形成配位键和氢键,阻碍分子链间氢键的形成,使改性产物具备热塑性,成功制备出注塑级生物基塑料。将改性产物与一定量的三乙酸甘油酯(GT)共混挤出改善其力学性能,并研究复合溶剂中TEAC与DMSO的质量比、挤出温度、螺杆转速和GT添加量对生物基塑料的拉伸、弯曲强度的影响。实验结果表明:挤出温度和螺杆转速过高或过低都不利于产物的热塑加工,当TEAC与DMSO质量比为5∶16时得到的改性产物与GT在双螺杆挤出机中进行挤出,挤出温度为140℃,螺杆转速为60 r/min,GT添加量为5%时制备生物基塑料力学性能最优,拉伸强度和弯曲强度分别达到16.33和34.71 MPa。     

木浆纤维素在乳酸/四乙基氯化铵体系中的溶解状况

采用乳酸/四乙基氯化铵体系作为溶剂,通过改变乳酸和四乙基氯化铵的质量比、反应温度和液固比,研究乳酸/四乙基氯化铵体系中纤维素的溶解状况.结果表明,当乳酸与四乙基氯化铵的质量比为3∶1、反应温度为80℃、液固比为100∶1(V/m,mL∶g)时,木浆纤维素在乳酸/四乙基氯化铵体系中的溶解效果最佳,为木浆纤维素在乳酸体系中进一步均相酯化、醚化及进行其他改性以制备热塑性高分子材料提供依据.     

乳酸分离稻草中纤维素和木质素的研究

[目的]为稻草中纤维素和木质素的进一步利用提供技术指导。[方法]采用乳酸分离稻草中的纤维素和木质素,研究温度对分离效果的影响,并分析不同温度下酸处理纤维素的组成和性质。[结果]温度低于115℃时,酸处理纤维得率随温度的升高快速降低;乳酸木质素得率随温度的升高呈先升高后降低趋势,但温度高于130℃时,乳酸木质素得率降低。随着温度的升高,酸处理纤维中纤维素的含量先升高后降低,125℃时纤维素含量最高;温度低于110℃时,酸处理纤维中木质素含量随温度升高呈降低趋势,温度高于110℃时,升高温度对木质素含量影响不大。红外光谱分析结果表明,分离得到的乳酸木质素中含有较多的极性基团。[结论]在该试验条件下,最佳保温温度为125℃。     

两步反应处理对胡桑木粉乙酰化析出物的影响

为了实现木质纤维原料中主要组分的高效利用,且获得低降解的乙酰化析出产物,在较为温和的反应条件下,对胡桑枝条木粉进行了两步乙酰化反应的研究,并与高温条件下乙酰化以及三氟乙酸为催化剂乙酰化两种方法分别进行了对比。6 g胡桑木粉原料,浓硫酸、乙酸酐、冰乙酸与木粉原料质量比分别为1∶8、25∶2和10∶1,在80℃下反应3 h,得到第一步乙酰化产物(AS1);第一步乙酰化反应残渣在90℃下反应4 h,浓硫酸、乙酸酐、冰乙酸与木粉原料质量比分别为1∶20、15∶2和15∶2得到第二步乙酰化产物(AS2)。实验结果表明:乙酰化析出产物得率为112.60%,初始降解温度为175℃,其二氯甲烷溶液特性黏度为71.09 mL/g,均优于高温条件下乙酰化和三氟乙酸为催化剂乙酰化所得的改性产物。产物的FT-IR分析表明乙酰基成功接入。TG分析显示产物初始降解温度为175℃,DSC分析显示产物在160℃处出现玻璃化转变,具有较好的热稳定性和一定的热塑性。     

麦草在TEAc-DMSO体系中的溶解性能

考察了四乙基氯化铵(TEAc)-二甲基亚砜(DMSO)混合溶剂体系对麦草的溶解条件,采用傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)表征溶解效果。结果表明,120℃、盐浓度2.0 mol/L溶解24 h可以得到较优的溶解效果。与LiCl-DMSO体系进行比较,在相同的条件下,TEAc-DMSO体系的溶解率都高于LiCl-DMSO体系。阳离子的差别对溶解木质纤维素有较明显的影响。     

不同预处理后麦草的组分变化及溶解性能

研究采用乙二胺、氢氧化钠和硫酸等对麦草进行预处理,分析预处理后麦草的组分变化,并通过X射线衍射对麦草秸秆纤维结晶度的变化进行表征。结果表明,先碱后酸预处理后麦草秸秆纤维的结晶度上升最大。麦草经过预处理后可以溶解在氢氧化钠/硫脲/尿素/水的溶液中,通过对比几种预处理麦草的溶解性能,表明经过先碱后酸预处理后的麦草在氢氧化钠/硫脲/尿素/水的溶液中溶解性能最好。     

不同材料增强苄基化木粉复合材料的制备

研究了球磨胡桑木粉苄基化改性后的增重率与材料热塑性以及力学性能的关系。随着增重率的增加,即胡桑木粉苄基化反应程度的提高,产物的热塑性变好,但材料的拉伸强度和弯曲强度增加到一定程度后,反而随着增重率的增加而下降。以胡桑木粉苄基化产物为基体,分别以球磨胡桑木粉、蒙脱土为增强材料进行共混制备复合材料,探讨增强材料与木粉苄基化产物基体的质量比对复合材料力学性能的影响。试验结果表明,复合材料的力学性能优于胡桑木粉苄基化产物,其拉伸强度和弯曲强度随增强材料质量分数的增加而先增加后降低。