本文關鍵詞：1,4-丁磺酸內酯磺化木質素及其分散性能研究

  更多相關文章： 木質素 1 4-丁磺酸內酯 聚(3 4-乙撐二氧噻吩) 多菌靈懸浮劑 多壁碳納米管

【摘要】：我國造紙行業(yè)以堿法紙漿為主,每年可產生大量的工業(yè)木質素,其中堿木質素占主導。堿木質素水溶性差且化學反應活性低,嚴重限制了其工業(yè)應用。對堿木質素進行化學改性,對于增加其附加價值、保護環(huán)境具有重要意義。目前對堿木素進行磺化改性,合成具有兩親性的木質素磺酸鹽分散劑是較為常用的改性方法。已經報道的磺化工藝如羥甲基化、接枝磺化等,其反應位點主要為堿木質素苯丙烷的α-C或者堿木質素苯環(huán)上酚羥基的鄰位,通過接入磺酸基增強水溶性。然而短鏈的磺酸基對木質素的分散性提高有限,以堿木質素的酚羥基為磺化反應位點在其分子中引入長鏈烷基磺酸、含有長鏈烷基磺酸的木質素改性聚合物的分散性能并沒有相關論文報道。探究如何以堿木質素的酚羥基為磺化反應位點引入長鏈烷基磺酸基團、制備烷基磺酸磺化木質素的條件及其分散性能,對拓寬堿木質素的改性及其產物的應用范圍,具有十分重要意義。本文以堿木質素(AL)為原料,以1,4-丁磺酸內酯(1,4-BS)為磺化劑,以酚羥基為反應位點,在氫氧化鈉的催化下,制備了丁基磺酸磺化木質素(ASLS)。結構表征表明ASLS成功制備,官能團測試結果顯示,隨著1,4-BS添加量增加,ASLS的酚羥基含量降低,磺化度增大,其中當m(AL):m(1,4-BS)為1:0.3時,ASLS3的磺化度高達3.86 mmol/g,分子量為9900 Da。實驗探究磺化度和分子量較高的ASLS3對聚(3,4-乙撐二氧噻吩)(PEDOT)的分散性能,制備了PEDOT:ASLS聚合物并對其結構及性能進行相關表征和測試。結果表明PEDOT:ASLS聚合物具有顆粒粒徑小、室溫電導率高、成膜性好、電化學性能好等優(yōu)點。探究了ASLS3的摻量對PEDOT:ASLS聚合物性能的影響,結果表明隨著ASLS3摻量的增加,其粒徑逐漸減小,室溫電導率逐漸降低,當m(EDOT)/m(ASLS)為1時,室溫電導率達到0.0607 S/cm。在1,4-BS磺化的基礎上,以1,6-二溴己烷(C6H12Br2)為烷基橋聯,制備了烷基橋聯丁基磺酸磺化木質素(AASLS)。結構表征及官能團測試結果表明AASLS成功制備,長鏈烷基鏈和丁基磺酸同時接入。實驗探究AASLS在45%多菌靈懸浮劑的應用性能,結果表明當摻量為3%時,AASLS3和AASLS4制備的45%多菌靈懸浮劑的產品性能符合應用性能要求:熱貯后粒徑小于2μm,懸浮率高達99%。AASLS3和AASLS4烷基橋聯的結構有利于提高其空間位阻作用,其烷基鏈的纏繞有利于發(fā)揮AASLS3和AASLS4的π-π作用力,長鏈烷基磺酸裸露在外,兩者協(xié)同作用下提高了對多菌靈顆粒分散和吸附。此外,研究了AASLS4對多壁碳納米管(MWCNTs)的分散性能,結果表明AASLS4制備的MWCNTs懸浮液的分散優(yōu)于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)制備的MWCNTs懸浮液,電化學性能好,氧化峰準可逆,方塊電阻低。將經AASLS4修飾后的MWCNTs摻雜PEDOT制備PEDOT/MWCNTs復合材料,當m(MWCNTs):m(PEDOT)=1:4時,與PEDOT:ASLS相比,PEDOT/MWCNTs的電導率提高了將近兩個數量級,調控了其電化學行為。
【關鍵詞】：木質素 1 4-丁磺酸內酯 聚(3 4-乙撐二氧噻吩) 多菌靈懸浮劑 多壁碳納米管
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O636.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-26
• 1.1 木質素的概述13-15
• 1.2 木質素的改性研究進展15-19
• 1.2.1 物理改性15-16
• 1.2.2 化學改性16-19
• 1.2.3 生物改性19
• 1.3 木質素分散劑的研究進展19-21
• 1.4 磺酸內酯磺化的應用研究21-23
• 1.5 本論文的研究意義及主要內容23-26
• 1.5.1 本論文的研究意義和背景23-24
• 1.5.2 本論文的主要研究內容24-25
• 1.5.3 本論文的創(chuàng)新點25-26
• 第二章 實驗技術與測試方法26-38
• 2.1 主要實驗原料與試劑、儀器26-28
• 2.1.1 主要實驗原料與試劑26-27
• 2.1.2 實驗主要儀器27-28
• 2.2 堿木質素的改性工藝28
• 2.2.1 堿木質素的提純工藝28
• 2.2.2 丁基磺酸磺化木質素制備工藝28
• 2.2.3 烷基橋聯丁基磺酸磺化木質素制備工藝28
• 2.3 結構表征及主要基團含量測定方法28-31
• 2.3.1 相對分子質量（GPC）測試28-29
• 2.3.2 核磁共振氫譜（1H NMR）測試29
• 2.3.3 傅立葉變換紅外光譜（FI-IR）測試29
• 2.3.4 磺化度的測定29-30
• 2.3.5 酚羥基含量的測定30-31
• 2.4 水分散性聚（3,4-乙撐二氧噻吩）的制備及性能測試31-33
• 2.4.1 水分散性聚（3,4-乙撐二氧噻吩）的制備工藝31
• 2.4.2 傅立葉變換紅外光譜（FI-IR）測試31
• 2.4.3 紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）測試31
• 2.4.4 顆粒粒徑測試31
• 2.4.5 室溫電導率測試31-32
• 2.4.6 電化學性能測試32
• 2.4.7 原子力顯微鏡（AFM）測試32-33
• 2.5 多菌靈懸浮劑的制備及性能測試33-35
• 2.5.1 懸浮劑的制備工藝33
• 2.5.2 懸浮劑懸浮率的測定33-34
• 2.5.3 懸浮劑顆粒粒徑的測定34
• 2.5.4 懸浮劑熱貯穩(wěn)定性34
• 2.5.5 懸浮劑流變性能的測定34
• 2.5.6 多菌靈顆粒表面吸附量的測定34-35
• 2.5.7 多菌靈顆粒表面Zeta電位的測定35
• 2.6 多壁碳納米管懸浮液的表征35-38
• 2.6.1 多壁碳納米管懸浮液的制備35-36
• 2.6.2 紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）測試36
• 2.6.3 透射掃描電鏡（TEM）測試36
• 2.6.4 比表面積測試36-37
• 2.6.5 拉曼光譜測試37
• 2.6.6 方塊電阻測試37
• 2.6.7 循環(huán)伏安曲線測定37-38
• 第三章 丁基磺酸磺化木質素的制備及其對聚（3,4-乙撐二氧噻吩）的分散性能38-55
• 3.0 前言38-39
• 3.1 丁基磺酸磺化木質素的制備39-41
• 3.1.1 堿木質素的提純39-40
• 3.1.2 丁基磺酸磺化木質素的制備40-41
• 3.2 丁基磺酸磺化木質素的表征41-45
• 3.2.1 紅外光譜分析41-42
• 3.2.2 核磁光譜分析42-43
• 3.2.3 官能團（酚羥基、磺酸基）含量的測定43-44
• 3.2.4 分子量分析44-45
• 3.3 丁基磺酸磺化木質素對聚（3,4-乙撐二氧噻吩）的分散性能45-53
• 3.3.1 水分散性聚（3,4-乙撐二氧噻吩）復合材料的制備45-46
• 3.3.2 水分散性聚（3,4-乙撐二氧噻吩）聚合物的表征46-53
• 3.4 本章小結53-55
• 第四章 烷基橋聯丁基磺酸磺化木質素的制備及其在多菌靈懸浮劑的應用55-70
• 4.0 前言55-56
• 4.1 烷基橋聯丁基磺酸磺化木質素的制備56-57
• 4.1.1 堿木質素的提純56
• 4.1.2 烷基橋聯丁基磺酸磺化木質素的制備56-57
• 4.2 烷基橋聯丁基磺酸磺化木質素的表征57-61
• 4.2.1 紅外光譜分析57-58
• 4.2.2 核磁光譜分析58
• 4.2.3 分子量分析58-60
• 4.2.4 官能團（酚羥基、磺酸基）含量的測定60-61
• 4.3 烷基橋聯丁基磺酸磺化木質素應用于多菌靈懸浮劑的研究61-68
• 4.3.1 多菌靈懸浮劑配方的篩選及應用性能的研究61-64
• 4.3.2 AASLS對 45%多菌靈懸浮劑應用性能的影響64-65
• 4.3.3 烷基橋聯丁基磺酸磺化木質素在多菌靈顆粒表面的吸附特性65-68
• 4.4 本章小結68-70
• 第五章 烷基橋聯丁基磺酸磺化木質素對多壁碳納米管的分散性能70-88
• 5.0 引言70-71
• 5.1 非共價功能化碳納米管的制備71
• 5.2 烷基橋聯丁基磺酸磺化木質素/碳納米管分散體系的表征71-79
• 5.2.1 紫外可見吸收光譜（UV-Vis）測試71-75
• 5.2.2 透射電鏡（TEM）分析75-76
• 5.2.3 比表面積測試76-77
• 5.2.4 拉曼光譜測試77-78
• 5.2.5 方塊電阻測試78
• 5.2.6 電化學分析78-79
• 5.3 高電導率聚（3,4-乙撐二氧噻吩）/多壁碳納米管復合材料的制備79-86
• 5.3.1 聚（3,4-乙撐二氧噻吩）/多壁碳納米管復合材料的制備80-81
• 5.3.2 紫外-可見光譜分析81-82
• 5.3.3 粒徑分析82-83
• 5.3.4 室溫電導率分析83-84
• 5.3.5 電化學分析84-85
• 5.3.6 薄膜形貌分析85-86
• 5.4 本章小結86-88
• 結論與展望88-90
• 參考文獻90-105
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果105-107
• 致謝107-108
• 答辯委員會對論文的評定意見108

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