木质素基超塑化剂的制备及其在砂浆中的应用

来源于木材、麦草、竹子和蔗渣的木质素磺酸钠与三聚氰胺、甲醛和焦亚硫酸钠合成出磺化木质素三聚氰胺甲醛超塑化剂(LSMF).系统研究了LSMF对砂浆减水率、抗压强度、抗折强度和加速碳化深度等应用性能的影响.结果表明,使用麦草基木质素磺酸钠合成出磺化度3.663mmol/g,特性黏度7.24mL/g的LSMF对砂浆的减水增强性能最好.当LSMF掺量为0.7%时,砂浆减水率为21.1%.硬化砂浆28d加速碳化深度为13mm,空白砂浆为34.5mm.掺加LSMF后,硬化砂浆28d抗压强度和抗折强度分别比空白砂浆提高37%和18%.LSMF超塑化剂为木质素高效利用提供了一种新的思路.     

木质素磺酸钠与聚羧酸减水剂复配研究

通过氧化、磺甲基化改性造纸黑液制取木质素磺酸钠(SLS),磺化度为1.023 7 mmol/L,重均相对分子质量(M_w)为26 320;将SLS与聚羧酸高效减水剂(PCE)按一定比例复配制备复合减水剂,SLS质量分数为10%、20%、30%和40%时,分别制得复合减水剂BPCE1~BPCE4。复合减水剂对水泥颗粒表面吸附层厚度和水泥浆Zeta电位分析表明:吸附层厚度随SLS质量分数增加而增加,水泥浆Zeta电位在SLS质量分数为20%时显示出绝对值最大。采用复配木质素磺酸钠的复合聚羧酸减水剂制备混凝土,复合减水剂掺量0.18%、SLS总掺量1%。通过净浆流动度、胶砂流动度、泌水率、减水率、混凝土抗压强度等指标对复合减水剂进行综合性能分析。结果表明:含20%SLS的复合聚羧酸减水剂BPCE2减水剂综合性能最佳。     

环保节能型纤维混凝土制备及其性能研究

为实现废材循环利用,以废水为混凝土拌合水设计研发高性能混凝土。在废水混凝土中分别掺入体积含量为0%、0.5%、1%、2%、3%的木纤维,分析木纤维掺量对混凝土的凝结时间、坍落度和抗压强度的影响。试验结果表明:由废水搅拌配制而成的混凝土的凝结时间、坍落度和抗压强度性能低于普通混凝土的性能;随着纤维掺量的增加,由废水搅拌配制而成的混凝土的3种性能均有所提高;综合3种混凝土性能变化,在废水拌制的混凝土中以掺入2%的木纤维为宜。     

改性毛杨梅栲胶减水分散性能研究

研究磺化改性毛杨梅栲胶对水泥的减水分散性能.结果表明:当水泥中栲胶和改性栲胶的掺加质量分数为0.5%,混凝土减水率分别为7.1%和13.1%,掺改性栲胶的水泥净浆初凝和终凝时间比掺栲胶的净浆分别缩短3 h 15 min和8 h 50 min;栲胶磺化改性后表面活性下降,基本失去起泡能力;栲胶和改性栲胶质量浓度为2.0 g·L-1时, 在水泥颗粒表面的平均吸附量分别为7.39和5.91 mg·g-1;栲胶和改性栲胶质量浓度均为1.0 g·L-1时,在水泥颗粒表面的ξ-电位分别为-22.13和-25.53 mV.故栲胶磺化改性后对水泥的减水分散能力增强.     

造纸黑液磺化改性及改性产物性能研究

采取了先提木质素再将木质素磺化的方案进行造纸黑液的磺化,由分段正交试验(先羟甲基化再磺化)确定最佳磺化工艺,制备出磺化木质素.利用红外光谱表征产物,并测定了产物的磺化度、净浆流动度和重均分子质量(Mw).最佳磺化工艺:酸析木质素4 g,水40 g,甲醛溶液5 g,pH值11,75℃下反应2h,再调pH值为7,加亚硫酸钠2 g于140℃下反应4h,所得磺化木质素的净浆流动度为232 mm.红外分析表明磺化木质素中引入了较多的磺酸基;磺化木质素的磺化度为0.821 mmol/g,Mw为22.97 ku,均优于市售木质素磺酸钠,从而导致水灰比值0.35时其净浆流动度亦优于同掺量下的木钠.     

不同粉煤灰掺量下自密实混凝土的试验研究

为了研究粉煤灰掺量对自密实混凝土基本力学性能和工作性能的影响,对粉煤灰掺量为17%、20%、30%和40%的自密实混凝土进行坍落度、扩展度、立方体抗压强度、立方体劈裂抗拉强度、棱柱体轴心抗压强度以及弹性模量试验,同时测得相应的应力-应变曲线,并对其作数据拟合。基于试验和分析结果,粉煤灰掺量存在一个合理的范围,当掺入比例适当时,能有效的改善自密实混凝土的工作性能,但对强度有影响,早期强度降低较多。本次试验为粉煤灰合理的工程应用提供理论依据。     

木质素磺酸钙的络合性能研究

研究了木质素磺酸钙(简称木钙，CLS)的浓度、溶液中钙离子(Ca^2 )浓度及pH值等因素对其络合性能的影响。结果发现，单位质量木钙中络合的Ca^2 量随木钙浓度增加而增加。当溶液中外加Ca^2 浓度增加到一定程度或pH值升高时，木钙的络合能力提高。pH值11时，质量浓度为10g/L的木钙溶液对Ca^2 的络合能力比原溶液增大3．7倍。进一步研究了具有不同羟基、羧基和磺酸基含量的木钙对Ca^2 的络合能力。结果表明，分子中大量羟基的存在是木钙具有络合能力的主要原因。     

玻璃纤维增强再生混凝土力学和抗氯离子渗透性能研究

为研究玻璃纤维对再生混凝土基本力学性能和耐久性能的影响,采用3种纤维长度和3种体积掺量的玻璃纤维进行配合比设计,通过抗压强度、抗拉强度及抗氯离子渗透试验结果,分析不同纤维掺量和长度的混凝土性能。结果表明,玻璃纤维的最佳掺量和长度分别为0.2%、6 mm,此时力学性能最佳,而当长度为12 mm时抗氯离子渗透性最好;再生混凝土的抗压和抗拉强度随玻璃纤维掺量增加而增大,纤维长度对力学强度影响较大;而再生混凝土的电通量随纤维掺量的增加而减少,受长度的影响不显著。     

碱木质素过氧化氢预处理制备驱油剂的研究

探索了碱木质素经H2O2预处理,再经磺化、胺化、烷基化合成驱油用表面活性剂的方法。首先考察了过氧化氢预处理条件对表面张力的影响。结果表明,当过氧化氢与碱木质素质量比为1∶10,温度70℃,处理时间30 min效果较好,经该条件预处理后合成的表面活性剂质量分数为0.9%时,表面张力降至24 mN/m。进一步考察碱、表面活性剂质量分数对孤岛原油油/水界面张力的影响,并与同条件下未经预处理合成的表面活性剂的油/水界面张力对比,结果表明,碱木质素经预处理合成的表面活性剂质量分数为0.4%时,与质量分数为0.4%NaOH复配后可使最低油/水界面张力达0.07 mN/m,较未经氧化预处理组稳定时间明显延长。红外光谱(FT-IR)分析表明了碱木质素改性前后结构的变化。     

高强度酚醛树脂泡沫炭的制备研究

以自制甲阶酚醛树脂为原料,通过发泡法制备泡沫炭,考察了发泡和炭化条件对泡沫炭的微观结构、物相组成、机械强度的影响。结果表明:酚醛树脂泡沫在200~650℃之间应采用较慢的升温速率(1℃/min)进行炭化;由XRD分析发现,900℃炭化温度下所得泡沫炭主要以无定形炭形式存在,同时还存在NaCl晶体;SEM分析可知,表面活性剂吐温-80用量主要影响泡沫炭中泡孔的分布均匀性,发泡剂正己烷用量对泡沫炭的泡孔数量及孔径影响较大,而固化剂盐酸用量则对泡孔的孔径影响较大。泡沫炭制备的较佳工艺为:固化剂用量、表面活性剂和发泡剂用量分别为甲阶树脂质量的3%、6%和6%,此条件下所得泡沫炭的泡孔孔径为50~150μm,孔泡结构规整、孔壁较薄,其表观密度为0.276 g/cm~3,比表面积为137.9 m~2/g,抗压强度为11.1 MPa。     

麦草碱性亚硫酸盐制浆生物炼制的研究(I) ——深度脱木质素及木质素磺化特性

提出了非木材木质纤维生物质碱性亚硫酸盐制浆(ASP)生物炼制的理念,研究了总用碱量、亚硫酸化度、温度和时间对麦草碱性亚硫酸盐法蒸煮深度脱木质素特性和木质素磺化的影响。结果表明:麦草ASP法具有高的深度脱木质素选择性;深度脱木质素延伸与木质素磺化度提高具有一致性;总用碱量、亚硫酸化度、最高温度和保温时间对深度脱木质素选择性和木质素磺化度都有重要的影响;在总碱用量18.0%,亚硫酸化度85.0%,液比值3.5,最高温度168℃,保温150 min的条件下,可制得卡伯值8.8,得率56.8%,黏度为33.3 mPa.s的优良纸浆,此时黑液中磺化木质素磺酸基含量达2.16 mmol/g(以固形物计)。从深度脱木质素选择性、木质素磺化和纸浆基本特性考虑,麦草ASP法具有制浆生物炼制的前景。     

OH法制浆工艺研究

研究了在氨水中添加少量钾碱作为蒸煮剂的稻草制浆新工艺，系统讨论了蒸煮液的用量和配比，液固化，蒸煮最高温度和保温时间对蒸煮效果的影响，继而确定了适宜工艺条件，结果表明，该蒸煮体系对稻草木质素的脱除率达到85．12％，纸浆得率38．12％，通过红外光谱（IR）测定了稻草蒸煮过程中木质素的结构变化，蒸煮黑液中因富含氮、磷、钾和有机质，可作为有机肥料资源用于农业生产，该工艺有望实现禾草类原料制浆工艺的清洁生产。     

木聚糖酶处理对麦草化学组成及其纸浆纤维长度的影响

研究了木聚糖酶预处理对麦草的化学组成及其化学浆纤维长度的影响。结果表明,木聚糖酶酶处理后原料的热水抽出物和1%NaOH抽出物含量增加,乙醇-苯酚(苯-醇)抽出物含量有所降低,酶处理对原料中酸不溶木质素含量影响很小,但聚戊糖含量降低。延长酶处理时间,对酶处理最终结果影响不大。酶处理后的稀碱抽提可以有效地降低原料中的木质素和聚戊糖含量。与对照样品相比,酶处理后麦草化学浆的纤维长度有所增加。上述结果从理论上解释了酶法制浆过程中出现的一些现象。     

麦草碱木质素烷基化反应的研究

用不同的卤代烷烃与碱木质素进行烷基化反应。探讨了烷基化试剂种类，反应温度、时间、PH值等因素对产物性质的影响，发现，当烷基化试剂为溴代十二烷，反应时间3h、反应温度170℃，PH12时，木质素的反应率和反应产物表面活性较高，对烷基化碱木质素进行磺化，可以改善其水溶性，进一步提高其表面活性。     

麦草低温氧碱蒸煮黑液降黏技术

麦草经碱法蒸煮后,所得浆料不经洗涤,直接通入氧气进行处理。以黑液黏度,浆料卡伯值为考核指标,设置4因素3水平正交试验,对试验结果作极差分析发现,在用碱量0～2%、氧压0.2～0.6 MPa、温度70～100℃和时间30～90 min内得到较适宜的工艺条件为:用碱量1%,氧压0.6 MPa,温度85℃,时间60 min。氧碱蒸煮结果为:黑液黏度3.4 mPa.s,浆料卡伯值17.9。与第一段碱法蒸煮相比,黑液黏度降低33.3%,浆料卡伯值降低11.8%。     

Performance characterization of rigid polyurethane foam with refined alkali lignin and modified alkali lignin

The two kinds of rigid polyurethane (PU) foams were prepared with respectively adding the refined alkali lignin and alkali lignin modified by 3-chloro-1,2-epoxypropane to be instead of 15% of the polyether glycol in weight. The indexes of mechanical performance, apparent density, thermal stability and aging resistance were separately tested for the prepared PU foams. The results show that the mechanical property, thermal insulation and thermal stability for PU foam with modified alkali lignin are excellent among two kinds of PU foams and control samples. The additions of the refined alkali lignin and modified alkali lignin to PU foam have little effect on the natural aging or heat aging resistance except for decreasing hot alkali resistance apparently. Additionally, the thermal conductivity of modified alkali lignin PU foam is lowest among two kinds of PU foams and control samples. The alkali lignin PU foam modified by 3-chloro-1,2-epoxypropane could be applied in the heat preservation field.     

Acetic acid pulping of wheat straw under atmospheric pressure

Atmospheric acetic acid pulping of wheat straw was carried out. Pulping conditions and their effects on pulp properties were investigated in detail, and a comparison between acetic acid (AcOH) pulp and soda-anthraquinone (AQ) pulps of wheat straw was made of the chemical composition, strength, and fiber morphology of the pulps. Wheat straw was successfully pulped and fractionated into pulp (cellulose), acetic acid lignin, and sugars (monosaccharides from hemicellulose), making it easy to utilize them. It was found that among the pulping conditions the dosage of H₂SO₄ as catalyst was the most notable, and the extent and rate of delignification could be controlled by varying the amount of the catalyst. The results also showed that acetic acid pulp was quite different from soda-AQ pulp. About 70% of the ash or 90% of the silica in wheat straw were kept in AcOH pulp. The ash might function as filler and be beneficial to the printability of paper. It was known that many epidermal cells existed in AcOH pulp in bundles or in single cells. These ash-rich nonfiber cells seemed to hinder the bonding between fibers. AcOH pulp had lower strength than soda-AQ pulp, which might result mainly from the chemical damage of fibers caused by acid, not from the depolymerization of cellulose.Part of this paper was presented at the 65th Pulp and Paper Research Conference of Japan TAPPI, Tokyo, June 1998     

棉秆与麦草蒸煮反应的动力学比较

比较了棉秆和麦草蒸煮反应的脱木质素速率常数,提出一种研究蒸煮反应动力学的实验和计算新方法。通过对不同恒温条件下的反应速率常数计算,采用与实际蒸煮反应相同的液比,用较短时间周期的有效碱浓度变化值和木质素含量变化值计算得出了两种原料烧碱-蒽醌法蒸煮反应的活化能。棉秆烧碱-蒽醌法蒸煮反应的活化能和麦草烧碱-蒽醌法蒸煮反应的活化能在整个脱木质素阶段基本是不变的。麦草烧碱-蒽醌蒸煮反应的活化能为51.0 kJ/mol。棉秆烧碱-蒽醌法蒸煮反应的活化能是138.1 kJ/mol,高于麦草蒸煮反应活化能,说明麦草蒸煮脱木质素反应比棉秆更容易。     

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。