木質(zhì)素作為植物界第二大可再生生物質(zhì)資源,其有效利用技術(shù)一直是人們關(guān)注的熱點。利用共混技術(shù)制備木質(zhì)素/聚烯烴復(fù)合材料不僅可以提高木質(zhì)素的有效利用率,還可以減少化石能源的消耗,提高聚烯烴的環(huán)境適應(yīng)性,是近年來研究的熱門課題。然而聚烯烴和木質(zhì)素之間的界面黏附能力差,直接影響復(fù)合材料的性能,因此改善兩者的界面相容性對于提升木質(zhì)素/聚烯烴復(fù)合材料的性能至關(guān)重要。本文介紹了木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)與性能,分析了木質(zhì)素與聚烯烴相容性差的原因,同時從增容方法和共混工藝兩方面回顧了國內(nèi)外在木質(zhì)素/聚烯烴復(fù)合材料界面增容方面的研究現(xiàn)狀和最新進展,著重闡述了增容劑種類、木質(zhì)素改性方法、共混工藝參數(shù)的改變對復(fù)合材料界面相容性的影響。此外,在木質(zhì)素/聚烯烴復(fù)合材料生產(chǎn)生活應(yīng)用的基礎(chǔ)上展望了木質(zhì)素/聚烯烴復(fù)合材料界面增容的發(fā)展趨勢,指出進一步尋找成本低廉、性能優(yōu)異的增容劑,探索更有效的復(fù)合增容工藝以及引入能量犧牲鍵將是未來研究的主要方向。 

【文章來源】：化工進展. 2020,39(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

環(huán)氧基反應(yīng)增容劑增強木質(zhì)素/聚烯烴復(fù)合材料界面相容性的作用機理[8]

Hu等[11]通過對氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SEBS）進行硝化和胺化改性，得到了硝化（SEBS-NO2）和胺化（SEBS-NH2）的SEBS，將其作為一種非活性增容劑與乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）和馬來酸酐接枝聚乙烯（MAH-g-PE）的相容性進行了比較。通過對源自軟木的硫酸鹽木質(zhì)素與HDPE共混制備的復(fù)合材料表征發(fā)現(xiàn)，在添加量相同的情況下，SEBS-NH2比SEBS-NO2更能改善復(fù)合材料的力學(xué)性能，是一種比EVA更有效的增容劑，其增容效率與活性增容劑MAH-g-PE相當(dāng)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的SEBS-NH2添加量就足以使復(fù)合材料的拉伸強度增加一倍。這是因為SEBS-NH2中的胺基同時具有氫鍵受體和供體位點，使木質(zhì)素與SEBS-NH2之間的堆積力增大，增強了木質(zhì)素和SEBS-NH2分子間的相互作用，從而降低了界面能，達到與HDPE更好的相容性。Abdelwahab等[8]以購自印度ALM Private Limited的工業(yè)木質(zhì)素為原料，通過熔融擠出和注射成型工藝制備了木質(zhì)素/PP復(fù)合材料，來比較馬來酸酐接枝聚丙烯（MAPP）、甲基丙烯酸丁酯（EBGMA）及其組合為增容劑的增容效果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)木質(zhì)素含量為30%時，加入5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的MAPP，復(fù)合材料的拉伸強度從23.1MPa增加到26.5MPa，彎曲強度提高了23%；加入5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的EBGMA，復(fù)合材料的沖擊強度提高了89%，斷裂伸長率提高了310%；而同時加入兩種增容劑則是共同促進了復(fù)合材料的分散性，使得復(fù)合材料的整體力學(xué)性能得到了提高。邱學(xué)青等[12]將由松木堿法制漿黑液酸析提純得到的堿木質(zhì)素與高密度聚乙烯（HDPE）共混制備復(fù)合材料，分別添加相同量、不同種類的塑料助劑（KH570、鄰苯二甲酸二辛酯、硬脂酸和硬酯酸鋁），發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的斷裂拉伸應(yīng)變都得到了不同程度的提高，其中添加硬脂酸鋁復(fù)合材料的斷裂拉伸應(yīng)變最高（102.43%），比未添加增容劑的斷裂拉伸應(yīng)變提高了一倍。

這兩種反應(yīng)都消耗了木質(zhì)素中的羥基，其中TBDMSCl還能與木質(zhì)素的部分羧基發(fā)生反應(yīng)。由于TBDMSCl具有高疏水性，因此得到的硅烷木質(zhì)素也具有疏水行為，與水的接觸角大于100°；與乙酰化木質(zhì)素相比，硅化木質(zhì)素還具有更高的熱穩(wěn)定性。微觀測試發(fā)現(xiàn)，乙酰化木質(zhì)素和硅化木質(zhì)素的顆粒較小，在基體中能夠更好地分散，對LDPE基質(zhì)的黏附力較高，有著較高的相容性，如圖4所示。相容性的改善使得復(fù)合材料的力學(xué)性能和結(jié)晶度都得到了提高。(4）木質(zhì)素的解聚與其他木質(zhì)素改性相比，木質(zhì)素的適量解聚不但可以降低木質(zhì)素的分子量，減小木質(zhì)素顆粒的尺寸，同時還能降低脂肪族羥基的含量，從而降低木質(zhì)素的極性，使木質(zhì)素與非極性基質(zhì)的相容性得到提高。Kabir等[21-22]采用一種新型低溫/低壓工藝，制備了解聚工業(yè)硫酸鹽木質(zhì)素（DKL）和解聚工業(yè)水解木質(zhì)素（DHL），利用熔融工藝分別將DHL、DKL和IRG ANOX1010(3,5-二叔丁基-4-羥基氫化可卡因酸鹽）與聚烯烴（LDPE）共混制備了復(fù)合材料。結(jié)果表明，與一般方法制備的DHL相比，低溫/低壓工藝制備的DHL尺寸更��；且隨著DHL含量的增加，共混物的氧化誘導(dǎo)時間和活化能都呈線性增長。此外，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%的DKL還可以提高聚乙烯的熱穩(wěn)定性；同時DKL/LDPE共混物的拉伸強度要優(yōu)于純LDPE或IRG/LDPE的共混物，在相同的熱氧老化或紫外老化時間下，DKL/LDPE共混物的拉伸強度也優(yōu)于純PE，與IRG/LDPE共混物相當(dāng)，可見木質(zhì)素的添加也可以起到類似IRG防氧化、抗老化的作用。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3456152