沙柳材乙二醇液化工艺研究

沙柳是我国沙漠地区广为种植的沙生灌木之一,资源储备丰富。运用木质生物质液化技术可以将沙柳木粉转化成液态物质,液化产物含有大量的活泼羟基,可以代替石化资源参与聚氨酯材料的合成。以乙二醇为液化剂,稀硫酸作催化剂,对沙柳进行了液化试验,分析了液化时间、反应温度、液比和催化剂用量及对液化效果的影响。结果表明：（1）在试验范围内,催化剂用量对液化过程的影响最大,液比、反应时间和反应温度等对液化过程也有不同程度的影响。（2）沙柳材适宜的液化工艺条件为：温度160℃,液比为5,催化剂质量分数12%,时间2 h。在此条件下,沙柳液化残渣率为能达到8.28%。     

沙柳材在碳酸乙烯酯中液化的动力学研究

在以碳酸乙烯脂为液化剂、浓硫酸为催化剂的高温油浴加热下液化沙柳材。应用响应面方法(RSM)对沙柳材液化的工艺参数进行优化,并应用动力学模型探讨了不同温度下反应时间和沙柳液化率的关系。结果表明,沙柳材液化的最优工艺为液固比(液化剂)∶m(木粉)=4∶1,液化时间22min,反应温度160℃,催化剂用量4.5%。在此条件下,沙柳材液化率可达到91.03%;此外,沙柳材在碳酸乙烯脂中的反应为多级次的复杂反应,表观反应速率常数随着温度的升高而逐渐升高.活化能Ea=1.649×104 J·mo~(-1),指前因子A=4.137 1S~(-1)。根据过渡状态理论,活化自由焓△G、活化焓△H、活化熵△S的值随着反应温度的升高而改变,整个反应为吸热反应,在有外界能量输入的情况下,液化体系容易发生反应。     

孔形态对沙柳/HDPE复合碎料板吸声性能的影响

以沙柳和高密度聚乙烯（HDPE）为主要原料,通过沙柳碎料和高密度聚乙烯均匀混合的方式,采用热压工艺制备沙柳/HDPE复合碎料板,使用驻波管法研究背腔深度0~50 mm、钻孔深度0~18 mm、钻孔直径0~5 mm和孔排列形式（圆形、正方形、米字形和无规则）对沙柳/HDPE复合碎料板在低频区域200~2 000 Hz范围内声学性能的影响机制。结果表明:1)随背腔深度增加,沙柳/HDPE碎料板与空气层组成的板/腔结构平均吸声系数和降噪系数均呈增大变化趋势,最小吸声系数频率由400 Hz降至315 Hz,吸声系数趋于稳定频率向低频区域移动;2)随钻孔深度增加,沙柳/HDPE复合碎料板平均吸声系数和降噪系数呈增大变化趋势,最小吸声系数频率向低频区域移动,吸声系数趋于稳定频率向低频区域移动;3)复合碎料板平均吸声系数和降噪系数随直径增加而增大,最小吸声系数频率向低频区域移动;4)孔排列形式对平均吸声系数和降噪系数性能影响不明显,正方形排列综合声学性能优于米字形、无规则和圆形排列。通过改变孔形态或调整背腔深度,可提高沙柳/HDPE复合碎料板吸声性能和调整吸声频段。     

木薯秆磷酸液化及其液化物树脂性能研究

[目的]研究木薯秆磷酸液化最佳工艺条件及其液化物树脂性能,为木薯秆的开发利用提供参考.[方法]以苯酚为液化剂、磷酸为催化剂,通过单因素试验和正交试验考察液固比、催化剂添加量、液化温度、液化时间等因素对木薯秆液化反应的影响,并测定木薯秆液化物树脂的胶合性能.[结果]木薯秆磷酸液化的最佳工艺条件为：液固比5∶1,催化剂添加量13％,液化温度165℃,液化时间130 min;在最佳工艺条件下,木薯秆液化率为90.54％.以木薯秆液化物树脂压制3层胶合板,其平均胶合强度为0.7392 MPa,符合国家标准GB/T 9846-2004对Ⅰ类胶合板的要求（≥0.7000MPa）.[结论]以木薯秆磷酸液化产物合成树脂制备酚醛树脂胶是可行性的.     

核桃壳粉液化产物大孔泡沫炭的制备研究

以核桃壳粉为原料,通过液化、树脂化等工艺制备可发泡液化产物树脂,并借助发泡法制备大孔泡沫炭,分析了发泡条件对泡沫炭的微观结构、表观密度、机械强度的影响。结果表明：液化产物与甲醛作用可以制备具有发泡性能的树脂,该树脂可用于制备泡沫炭;借助表观密度、抗压强度及微观构造图片分析发现,制备大孔泡沫炭的较佳条件为：固化剂用量5%~6%,发泡剂用量2%~3%,表面活性剂用量8%;选取发泡剂用量2%、固化剂用量5%、表面活性剂用量8%的制备条件进行验证试验发现,所制的泡沫炭的表观密度为0.34 g/cm³,抗压强度为6.7 MPa,孔径为40~70 μm,是一种泡孔均匀、开孔率较高的大孔泡沫炭材料。     

液化产物改性聚氨酯复合材料性能的研究

以离子液体液化沙柳所得产物与有机蒙脱土（OMMT）等为原料制备PU/OMMT纳米复合材料。通过红外（FT-IR）、X线衍射（XRD）、热重（TG）和扫描电镜（SEM）对PU/OMMT纳米复合材料进行结构表征,加入有机蒙脱土使聚氨酯的结构发生了变化;同时添加6%(质量百分数)OMMT的复合材料的压缩性能和抗压性能分别提高了31.2 kPa和62.0 kPa。     

煤和沙柳的O_2/CO_2混合燃烧特性及相互作用研究

利用综合热分析仪在O_2/CO_2(纯O_2、纯CO_2、O_2/CO_2=1∶4、O_2/CO_2=5∶5、O_2/CO_2=4∶1)气氛条件下对胜利煤、生物质(沙柳)以及二者以不同比例(煤:沙柳=1∶4、煤:沙柳=5∶5、煤:沙柳=4∶1)混合后的试样进行了TG/DTG分析,结果表明:煤、沙柳及二者的混合物的燃烧特性参数随氧气浓度及其掺混比例的变化表现出一定的规律性,含氧量≥50%的样品的燃烧机理为多相燃烧,含氧量≤20%的样品的燃烧机理为均相燃烧。沙柳与煤的混合物在不同热解区间有不同程度的相互协同/抑制作用,其中沙柳含量为20%、含氧量为80%气氛条件下的沙柳和煤的混合物的相互协同性最好,纯O_2气氛下的混合物的相互抑制性最好。本研究的创新之处在于研究不同O_2/CO_2气氛下对生物质与煤混合物的共燃烧进行燃烧特性指数的分析及二者的相互作用。通过确定合理的生物质和煤以及O_2/CO_2气氛的混合比例可确保在共热解过程中生物质与煤的协同效果最佳,研究生物质和煤的燃烧特性及协同/抑制作用可为煤和生物质的有效洁净利用及降低环境污染起到积极的作用。     

碱木质素-聚氨酯泡沫功能材料的制备、表征及性能

粗碱木质素经化学处理得到精制碱木质素,精制碱木质素作为醇羟基物料与异佛尔酮二异氰酸酯通过一次发泡法合成制备碱木质素-聚氨酯泡沫功能材料(RPUF),通过红外光谱(IR)表征产物结构,分析异氰酸酯指数、发泡剂、催化热及泡沫稳定剂用量对RPUF产率的影响,并考察了RPUF材料的热性能.结果表明:成功合成RPUF功能材料,聚乙二醇(PEG 400)、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基硅油、辛酸亚锡和正戊烷用量及异氰酸酯指数均影响最终产物得率;替代聚乙二醇的碱木质素比例不同,合成制备RPUF的吸水率、热学性能表现相异;合成反应中碱木质素添加剂量范围为10％～15％时,合成碱木质素-聚氨酯泡沫功能材料的各项参数符合工业生产要求.本研究可为充分利用粗碱木质素制备相关功能材料提供有益参考.图5表3参19     

玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中的液化行为研究

【目的】研究亚/超临界乙醇自由基对玉米秸秆纤维素液化的作用机理。【方法】利用间歇高压反应釜,在反应温度200~320℃、反应时间30min条件下,对比研究亚/超临界乙醇液化和热裂解下反应温度对玉米秸秆纤维素产物收率的影响,并利用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)和傅里叶红外光谱法(FT-IR)分别对产物中重油和轻油的组成、原料和固体残渣特性等进行分析。【结果】1)与热裂解相比,当反应温度为320℃时,玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇作用下,重油产物收率由5.0%上升至13.8%,固体残渣收率由29.7%下降至17.8%,乙醇自由基促进了玉米秸秆纤维素液化,同时抑制了残渣的生成。2)玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇液化中的重油产物主要由酮类(相对含量为54.2%)、酯类(相对含量为26.5%)以及少量的醇类和酚类等物质组成,未检测出呋喃类物质。3)亚/超临界乙醇液化玉米秸秆纤维素的轻油产物中,酸类物质主要为C8化合物,而在亚/超临界乙醇液化条件下生成的轻油产物中,酸类以C2~C4化合物为主。【结论】1)乙醇自由基促进了玉米秸秆纤维素液化中间产物葡聚糖内的C-C、C-O和-OH等键进一步断裂,从而抑制了呋喃类物质的形成。2)亚/超临界乙醇液化玉米秸秆纤维素生成了多种自由基,自由基之间(中间产物自由基之间、中间产物自由基与乙醇自由基之间等)发生缩合反应,从而生成了碳原子数相对较多的酸类物质,同时自由基之间相互作用也抑制了产物的二次反应。     

含磷木质素/聚磷酸铵硬质聚氨酯泡沫的制备及性能研究

在酸性条件下,先利用聚乙二醇、丙三醇对木质素进行液化反应制备得到液化产物,再通过苯膦酰二氯对液化产物进行改性制备出含磷木质素,并以含磷木质素为原料部分替代聚醚多元醇与多苯基甲烷多异氰酸酯反应,在添加等量的聚磷酸铵基础上,采用一次发泡法合成制备出含磷木质素/聚磷酸铵硬质聚氨酯泡沫。通过磷元素含量、红外光谱、扫描电镜、压缩性能、表观密度、极限氧指数、导热系数、烟密度总释放量等分析,系统评价了含磷木质素替代量对泡沫材料力学性能、热性能及防火性能的影响。结果表明：含磷木质素红外光谱在1350、1037、1200 cm⁻¹左右处出现了分别属于P=O伸缩振动峰、P—O—C（脂肪族）以及P—O—C（芳香族）的特征吸收峰,证明磷元素被成功引入至碱木质素结构;所制备的含磷木质素可以部分替代聚醚多元醇,与多苯基甲烷多异氰酸酯缩合反应生成聚氨酯泡沫;随着含磷木质素替代量逐渐从0%增加至34%,泡沫材料的颜色逐渐由白色转变为黄褐色,导热系数由0.073 W/(m·k)降低至0.055 W/(m·k),绝热保温性能显著提高,压缩强度先增加后略有降低,吸水率先升高而后逐渐减小。     

沙柳SpsNAC042基因克隆及逆境表达分析

采用同源克隆的方法获得沙柳SpsNAC042基因,通过生物信息学分析、组织特异性表达分析、逆境表达分析。结果表明,SpsNAC042基因的开放阅读框序列长度为900 bp,共编码299个氨基酸,测定为亲水性不稳定蛋白。组织特异性表达分析得出花中的基因相对表达量最高,幼叶、茎9~15节间、根、成熟叶的表达量依次降低,茎尖的表达量最低。SpsNAC042基因在干旱处理下与对照组相比整体呈增长趋势,并在8 h处达到最高;在低温处理下,基因表达量迅速积累,在2 h处达到最高,然后维持在较低水平表达;在盐和高温处理下SpsNAC042基因缓慢积累,后期迅速增高,最终在24 h处达到最高。研究表明SpsNAC042基因参与逆境应答反应,为深入开展沙柳NAC基因对生物和非生物胁迫应答研究提供了参考价值。     

沙柳木材苯酚液化工艺及其结构表征

为进一步研究沙柳木材苯酚液化的最佳制备工艺,以苯酚为液化剂,稀硫酸为催化剂,对沙柳木材进行液化试验,研究反应温度、催化剂用量、液比和反应时间对液化率的影响,并借助FTIR技术分析了沙柳木材及其液化产物的成分.结果表明,对沙柳木材苯酚液化影响最大的因素是液比,其次是反应温度、催化剂用量、反应时间;沙柳木材苯酚液化较适宜的试验条件是:液比7∶1,反应温度160℃,催化剂加量10％,反应时间120 min.沙柳木材液化后,红外谱图上出现了新的特征峰,说明木粉中化学组分的分子结构发生了变化,形成了更多的官能团.     

竹柳材化学性质及其变异性研究

竹柳材因其良好的生物学特性,本世纪初被广泛引种到内蒙古西部干旱和半干旱地区。目前已进入平茬抚育期,间伐竹柳材可以作为人造板工业原材料。通过GB/T2677.2~10-1995、GB/T17660-1999、GB/T6043-2009和硝酸乙醇法,系统测试研究了不同树龄、不同部位的竹柳材的化学成分。结果表明:同一树龄不同部位竹柳材中纤维素、综纤维素、1% NaOH抽提物差异显著。不同树龄竹柳材中纤维素、酸不溶木素、苯醇抽提物和1% NaOH抽提物含量差异显著。通过对竹柳材化学性质的研究,得出竹柳材可以作为人造板材料。     

土壤盐分对两个品种柳树生长发育的影响

为解决宁夏盐碱地生态环境下造林绿化难度大和林木种质资源少的问题。以盐柳1号（Salix psammophila ‘Yanliu Yihao’）和渤海柳2号（Salix matsudana ‘9901’）为材料,测定其在不同土壤盐分含量下苗木生长高度和离地面5 cm处直径的生长变化,探讨盐碱地环境下2品种柳树生长发育的适应性,分析土壤盐分对柳树2个品种生长进程的影响。结果表明:2个品种柳树CK的株高生长和基径生长无差异;在盐碱地上种植,其株高和基径生长均受到很大影响,种植柳树能显著降低土壤表层盐分含量,达到改良盐碱地的作用。综合分析得知,盐柳1号比渤海柳2号抗盐碱能力强,是值得推广的盐碱地栽植优良品种。     

露天煤矿排土场边坡防护措施减水减沙效益分析

以排土年限为1 a的边坡为对象,采用野外径流小区定位观测方法,分析了自然降雨条件下撒播种草、沙柳方格、沙打旺秸秆覆盖、稻草帘子覆盖4种边坡防护措施的减水减沙效果。结果表明,稻草帘子覆盖措施的径流调控效果最好,沙打旺秸秆覆盖措施次之,两者产生的径流量分别较裸地减少65.53%和63.35%;沙柳方格措施的减水效果一般,较裸地减少3.19%;撒播种草措施的减水效果不明显。稻草帘子覆盖措施和沙打旺秸秆覆盖措施的减沙效益分别为93.63%和91.46%,效果良好;撒播种草措施和沙柳方格措施次之,减沙效益分别为36.64%、30.75%。其结果为防治矿区水土流失提供了重要的科学依据。     

杨木木粉在酸性氯化胆碱/丙三醇中的快速液化研究

将可再生的木质纤维生物质进行液化转化制备高分子化合物可减少化石资源的消耗。以氯化胆碱/丙三醇低共熔溶剂为液化试剂,硫酸为催化剂,研究不同的反应条件包括液化温度、液化时间、催化剂浓度、液固比等对杨木木粉液化率的影响,并借助傅里叶变换红外（FTIR）、凝胶渗透色谱（GPC）和气相色谱-质谱（GC-MS）对水溶性、丙酮溶和丙酮不溶（液化残渣）3个组分液化产物进行分析。结果表明,反应条件为240℃、15 min、硫酸质量浓度8%、液固比10∶1时,木材液化率达到最大值78.13%。在液化剂氯化胆碱/丙三醇作用下,木质素和半纤维素可以快速发生液化,水溶性液化产物组分主要包括醛、酮、酸、酯以及芳香衍生物等,丙酮溶组分液化产物主要为木质素降解产物,液化残渣主要为不溶的纤维素。研究表明氯化胆碱/丙三醇是一种高效的木材液化试剂,且液化组分主要为木质素和半纤维素。     

热处理工艺对甘油/热处理木材性能的影响

以毛白杨（Populus tomentosa）、云杉（Picea asperata）为研究对象,测定并分析了40%甘油水溶液预处理木材经过温度分别为160、180、200℃,时间分别为2、3、4 h的不同热处理工艺处理后,热处理材的平衡含水率、吸湿抗胀率、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度。结果表明,160℃甘油/热处理木材的平衡含水率高于素材和相同热处理工艺处理的未预处理材,随着热处理温度的升高和时间的延长,甘油/热处理木材的平衡含水率逐渐降低;在相同的热处理工艺下,甘油/热处理木材的吸湿抗胀率均大于未预处理的热处理材,并随着热处理温度的升高和时间的延长而升高;甘油/热处理木材的抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度低于未预处理的热处理材,甘油预处理对毛白杨热处理材力学性能降低的影响大于云杉热处理材。     

毛乌素沙地东南缘沙柳群落种子库特征研究

土壤种子库是毛乌素沙地生态系统的重要组成部分,对区域植被演替与高质量恢复具有重要意义。采用野外调查与室内种子萌发试验相结合的方法,分析毛乌素沙地东南缘沙柳群落土壤种子库的物种组成、萌发特征及其与地上植被的物种相似性。结果表明:1）沙柳群落种子库拥有13种,11属,7科,其中小画眉草、虫实和早熟禾占比分别为32.20%、24.6%和16.4%。2）沙柳群落种子库物种易萌发,试验发现,土壤种子库萌发时滞1~2 d,萌发历时24~39 d,7 d内50%的种子萌发,14~17 d 90%的种子萌发。多样性高（Margalef丰富度指数D为2.303,Shannon-Wiener多样性指数H′为1.896,Pielou均匀性指数J为0.739,Whittaker β多样性指数为13）。3）土壤种子库Czekanowski 群落相似性系数为0.571,适宜通过土壤种子库来辅助沙柳群落的植被建设。期望为毛乌素沙地植被高质量建设提供科学支撑。     

轻质空心木质复合材料热和力学性能分析

将PVC空心塑料管嵌入至木质纤维板坯中,通过热压法制备轻质木质复合材料（HWC）,分析了PVC管空气体积比对HWC的力学性能和热性能的影响,并对热性能进行仿真分析。结果表明,通过嵌入PVC空心塑料管,可以制备密度0.3 g/cm³的轻质木质复合材料,HWC断面密度呈双“M”型分布,表层密度最小。随着PVC管内空气体积比的增加,HWC静曲强度、弯曲弹性模量有增大的趋势,内结合强度减小,对24 h吸水厚度膨胀率和吸水率影响较小。PVC管内空气体积比对HWC的导热系数影响较小,且均<0.07 W/(m·K),并可通过合并Series模型和Parallel模型进行预测。PVC空心塑料管的嵌入阻碍了木质复合材料的热量传递,热传递测试降温1 h后HWC表面温度平均比对照组高0.93℃。