本文關鍵詞：木質素及其復合物在環(huán)氧樹脂膠粘劑中的應用研究

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【摘要】：隨著化石資源短缺和環(huán)境污染嚴重,以可再生資源替代化工原料是人類保持可持續(xù)發(fā)展的重要課題。木質素作為生物降解材料及生物基化學品的主要來源,越來越受到世界各界的普遍關注。木質素含有大量不同的官能團,但對于每一個具體的反應都顯示出低活性的缺陷。本論文以工業(yè)木質素為原料,堿催化解聚液相木質素,降低相對分子質量,增加活性官能團。再以稻殼為原料,制備了木質素/二氧化硅復合物及其解聚的木質素/硅酸鈉復合物,系統(tǒng)地研究了各種材料替代雙酚A合成環(huán)氧樹脂對其性能的影響,取得了較好的研究成果。1.堿催化解聚木質素,替代雙酚A直接參與環(huán)氧樹脂的聚合反應。在Na OH濃度為15 wt%,250 o C解聚反應1.5 h,木質素分子中酚羥基含量由解聚前0.5%提高到2.11%。解聚前后的木質素替代20 wt%的雙酚A合成環(huán)氧樹脂,其環(huán)氧值分別為0.37和0.82,與純環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值0.73相比,變化明顯;解聚前后木質素基環(huán)氧樹脂的最大拉伸強度分別為1.16和2.66 MPa,解聚后產(chǎn)品拉伸強度大于純環(huán)氧樹脂的2.18 MPa,同時,熱分解溫度比純環(huán)氧樹脂提高了18 o C,熱穩(wěn)定性增加。2.堿溶稻殼木質素和二氧化硅,制備木質素/硅酸鈉混合溶液,再用酸調整體系的p H,制備不同比例的木質素/二氧化硅復合物。當p H=3.5時,復合物中木質素和二氧化硅的比例接近1:1,復合物中木質素的酚羥基含量達到3.36%,替代20 wt%的雙酚A合成的環(huán)氧樹脂,環(huán)氧值和拉伸強度分別為0.831和2.68MPa,是純環(huán)氧樹脂的114%和123%。3.堿催化解聚木質素/硅酸鈉復合物后,替代雙酚A原位合成環(huán)氧樹脂。當環(huán)氧氯丙烷與雙酚A比例為9:1,木質素/硅酸鈉復合物添加量為35 wt%時,合成環(huán)氧樹脂環(huán)氧值為1.42,拉伸強度為3.98 MPa,分別是純環(huán)氧樹脂的194%和183%,而未解聚木質素/二氧化硅基環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值和拉伸強度分別為0.64和1.92 MPa。我國是農(nóng)業(yè)大國,稻殼資源豐富,其中木質素和二氧化硅占40 wt%,系統(tǒng)開發(fā)其作為化學品替代雙酚A合成環(huán)氧樹脂,具有重要的研究價值和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)前景。
【關鍵詞】：稻殼 木質素 二氧化硅 環(huán)氧樹脂
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O636.2;TQ433.437
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 概述11
• 1.2 木質素11-16
• 1.2.1 木質素的結構11-13
• 1.2.2 木質素的提取13-15
• 1.2.3 木質素的降解利用15-16
• 1.3 木質素的特性16-18
• 1.3.1 接枝共聚與自由基反應16
• 1.3.2 表面活性16-17
• 1.3.3 粘合性17-18
• 1.3.4 螯合性和遲效性18
• 1.3.5 吸附性18
• 1.4 木質素在高分子材料中的應用18-20
• 1.4.1 木質素酚醛樹脂膠粘劑18-19
• 1.4.2 木質素合成聚氨酯19
• 1.4.3 木質素與環(huán)氧類化合物的聚合19-20
• 1.5 環(huán)氧樹脂20-22
• 1.5.1 環(huán)氧樹脂20
• 1.5.2 環(huán)氧樹脂特性20
• 1.5.3 環(huán)氧樹脂的類型20
• 1.5.4 合成方法及制備20-21
• 1.5.5 環(huán)氧樹脂的性能及應用特點21
• 1.5.6 環(huán)氧樹脂應用領域21
• 1.5.7 環(huán)氧樹脂膠粘劑21-22
• 1.6 本論文的研究內容及意義22-24
• 第2章 木質素基環(huán)氧樹脂的合成及其性能的研究24-43
• 2.1 引言24-25
• 2.2 實驗部分25-27
• 2.2.1 實驗試劑以及儀器25-26
• 2.2.2 木質素的解聚26
• 2.2.3 解聚木質素基環(huán)氧樹脂的合成26
• 2.2.4 樣品的表征26-27
• 2.3 結果與討論27-33
• 2.3.1 木質素酚羥基和羥甲基含量的變化27-29
• 2.3.2 解聚木質素的紅外表征29-30
• 2.3.3 木質素的形貌變化30-31
• 2.3.4 木質素和解聚木質素的熱性能分析31-33
• 2.4 木質素基環(huán)氧樹脂的結構和形貌表征33-41
• 2.4.1 木質素基環(huán)氧樹脂的紅外表征33-34
• 2.4.2 木質素基環(huán)氧樹脂的SEM分析34-35
• 2.4.3 木質素基環(huán)氧樹脂的TG和DTA分析35-37
• 2.4.4 木質素基環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值37-39
• 2.4.5 解聚木質素基環(huán)氧樹脂的拉伸性能分析39-41
• 2.5 小結41-43
• 第3章 稻殼基木質素/二氧化硅復合物增強環(huán)氧樹脂膠粘劑的研究43-60
• 3.1 引言43
• 3.2 實驗部分43-47
• 3.2.1 實驗試劑及儀器43-44
• 3.2.2 原材料44
• 3.2.3 稻殼的預處理44-45
• 3.2.4 木質素/二氧化硅復合物的制備45-46
• 3.2.5 木質素/二氧化硅基環(huán)氧樹脂的合成46
• 3.2.6 樣品的表征46-47
• 3.3 結果與討論47-59
• 3.3.1 pH對復合物中木質素和二氧化硅比例的影響47-48
• 3.3.2 木質素/二氧化硅復合物的XRD分析48-49
• 3.3.3 木質素/二氧化硅復合物的熱性能分析49-50
• 3.3.4 木質素/二氧化硅的紅外分析50-51
• 3.3.5 木質素/二氧化硅復合物的SEM和TEM分析51-53
• 3.3.6 合成木質素/二氧化硅基環(huán)氧樹脂53-54
• 3.3.7 木質素/二氧化硅基環(huán)氧樹脂的紅外表征54
• 3.3.8 木質素/二氧化硅基環(huán)氧樹脂的熱性能分析54-56
• 3.3.9 木質素/二氧化硅基環(huán)氧樹脂的TEM分析56-57
• 3.3.10 木質素/二氧化硅基環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值57-58
• 3.3.11 木質素/二氧化硅基環(huán)氧樹脂的拉伸性能分析58-59
• 3.4 小結59-60
• 第4章 解聚木質素/硅酸鈉原位合成環(huán)氧樹脂膠粘劑及其性能的研究60-71
• 4.1 引言60
• 4.2 實驗部分60-63
• 4.2.1 實驗儀器以及試劑60-61
• 4.2.2 原材料61
• 4.2.3 稻殼的預處理61
• 4.2.4 水熱解聚木質素/硅酸鈉堿液61-62
• 4.2.5 解聚木質素/二氧化硅基環(huán)氧樹脂的合成62-63
• 4.2.6 樣品的表征63
• 4.3 結果與討論63-70
• 4.3.1 水熱解聚木質素/硅酸鈉堿液的酚羥基含量63-65
• 4.3.2 環(huán)氧樹脂和木質素/二氧化硅基環(huán)氧樹脂的紅外表征65
• 4.3.3 環(huán)氧樹脂及木質素/二氧化硅基環(huán)氧樹脂的熱性能分析65-68
• 4.3.4 木質素/二氧化硅基環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值和拉伸強度68-70
• 4.4 小結70-71
• 第5章 結論與展望71-72
• 參考文獻72-82
• 碩士期間發(fā)表的論文82-83
• 致謝83

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本文編號：1104235