【摘要】：CO_2含量的急劇增多造成當(dāng)今全球氣候變暖,實現(xiàn)對CO_2的有效捕獲及利用,對于緩解溫室效應(yīng)具有重要現(xiàn)實意義。纖維素作為地球上含量最為豐富的可再生資源,具有天然可降解、儲量豐富、分布廣泛、物理化學(xué)性質(zhì)優(yōu)異等優(yōu)點,實現(xiàn)對纖維素的高值化利用,這對于解決因石油基能源匱乏導(dǎo)致的能源危機(jī)具有深遠(yuǎn)意義。本文創(chuàng)新性的將CO_2的利用和纖維素的溶解改性相結(jié)合,提出DBU/DMSO/CO_2的溶解體系,高效實現(xiàn)纖維素的均相溶解,并得到高附加值的纖維素衍生物。其中CO_2不僅參與了纖維素的溶解,而且還反應(yīng)到纖維素鏈段結(jié)構(gòu)上,成功實現(xiàn)了對生物質(zhì)資源以及CO_2的綜合化利用,這對于緩解能源危機(jī)以及溫室效應(yīng)具有重要意義。(1)以DMSO/DBU/CO_2體系實現(xiàn)了纖維素的均相溶解,溴己烷作為親核試劑來進(jìn)攻新生成的纖維素碳酸酯陰離子中間體,以實現(xiàn)纖維素的碳酸酯官能化;進(jìn)一步和酸酐發(fā)生�；磻�(yīng),得到具有碳酸酯-羧酸酯結(jié)構(gòu)的纖維素衍生物,并通過溶劑蒸發(fā)法得到一系列膜材料,對酰化時間、�；瘻囟取⒃噭┠栍昧�、不同�；噭┑葪l件進(jìn)行探索,使用FT IR、~1H NMR、~(13)C NMR、DSC、TG、GPC、SEM、AFM、接觸角、紫外-可見光吸收、氣體分離、介電常數(shù)等方法對物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性能表征。實驗發(fā)現(xiàn)通過改變反應(yīng)條件,可以實現(xiàn)對材料微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)控,從而得到取代度可控的衍生物。膜在紫外-可見光范圍內(nèi)最低的吸光度為0.044;膜的氣體分離實驗發(fā)現(xiàn),對CO_2、O_2、H_2的滲透性分別為179.72、30.25、89.86Barrer;介電性能測試表明,膜的介電常數(shù)為2.4,制備出的材料在氣體分離等方面具有潛在應(yīng)用。(2)以DMSO/DBU/CO_2體系實現(xiàn)了纖維素的均相溶解,以溴己烷為親核試劑反應(yīng),得到纖維素己基碳酸酯,進(jìn)一步原位和不同結(jié)構(gòu)的異氰酸酯試劑反應(yīng),得到具有碳酸酯-氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)的纖維素衍生物,并將其制備成膜,對氨酯化反應(yīng)時間、溫度、試劑摩爾用量、異氰酸酯結(jié)構(gòu)等條件進(jìn)行探索,使用FT IR、~1H NMR、~(13)C NMR、DSC、TG、GPC、SEM、AFM、接觸角、紫外-可見光吸收、氣體分離、介電常數(shù)等方法對物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性能表征。實驗發(fā)現(xiàn)通過改變反應(yīng)條件,可以實現(xiàn)對材料微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)控,以獲得取代度可控的衍生物。膜的吸光度最低為0.192;膜的氣體分離實驗發(fā)現(xiàn),對CO_2、O_2、H_2的滲透性分別為41.28、7.52、40.22 Barrer;介電性能測試表明,膜的介電常數(shù)最低僅為1.8,制備出的材料在氣體分離及微電子器件領(lǐng)域方面具有潛在應(yīng)用。(3)以DMSO/DBU/CO_2的溶解體系實現(xiàn)了纖維素的均相溶解,直接原位和不同結(jié)構(gòu)的異氰酸酯試劑反應(yīng),得到一系列全取代純纖維素氨基甲酸酯以及混合結(jié)構(gòu)的纖維素氨基甲酸酯衍生物。使用FT IR、~1H NMR、~(13)C NMR、DSC、TG、GPC等方法對材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能研究。紅外和核磁結(jié)果證明了產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性,TG發(fā)現(xiàn)純纖維素丁基氨基甲酸酯在151~oC即發(fā)生熱降解,但其余純纖維素結(jié)構(gòu)分解溫度在230~oC以上;DSC顯示,部分衍生物玻璃化轉(zhuǎn)變不明顯,最大Tg轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維素乙基氨基甲酸酯的206.7~oC;GPC測試結(jié)果發(fā)現(xiàn),所有的產(chǎn)物分子量都遠(yuǎn)大于原始纖維素,最高達(dá)到56.7 KDa,但產(chǎn)物的分散性較大,所有的PDI指數(shù)都在2.0及以上。
【圖文】：

圖 2.1 纖維素混合酯膜材料制備及宏觀圖為方便后續(xù)討論，對所制備的所有產(chǎn)物分別命名如下：纖維素己基碳酸酯-醋酸酯混合酯（Mixed cellulose hexyl carbonate and acetate, CHCA）；纖維素己基碳酸酯-丙酸酯混合酯（Mixedcellulosehexylcarbonateandpropionate,CHCP）；纖維素己基碳酸酯-丁酸酯混合酯（Mixed cellulose hexyl carbonate and butyrate,CHCB）。2.3 結(jié)果與討論2.3.1 纖維素己基碳酸酯-羧酸混合酯反應(yīng)過程

224 纖維素己基碳酸酯-醋酸混合酯的1H NMR (A)和13C NMR (B) (DSC=1.20, DSA 纖維素己基碳酸酯-羧酸混合酯 TG 和 DSC 分析為對纖維素己基碳酸酯-羧基混合酯的熱性能進(jìn)行探索，，進(jìn)行 DSC 以及分析，不同取代度產(chǎn)物的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表 2.7 所示。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ352.71

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 黃偉平;曾鈁;趙建青;吳水珠;李樹輝;;低介電常數(shù)高分子材料[J];合成材料老化與應(yīng)用;2008年02期

2 王巖;何靜;路婷;蒲俊文;;木材纖維素在LiCl/DMAc溶劑體系中的溶解特性[J];北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報;2006年01期

本文編號：2671856