【摘要】：以桉木為原料,采用堿法蒸煮工藝探究從原料中溶出木素含量情況。同時對堿木素進行分級處理并分析不同級分化學結(jié)構(gòu)特征。系統(tǒng)討論了木素的分子量與其力學性能之間的關(guān)系。得出結(jié)論如下:(1)通過單因素實驗對堿法制漿工藝優(yōu)化,得出最優(yōu)條件:液比1:5,用堿量為20%(以Na2O計)、蒸煮溫度160℃、保溫時間2h。此時從原料中溶出木素含量為24.33%,接近于原料分析中木素含量。(2)采用乙酸乙酯、丙酮、丙酮/水(9/1,v/v)對堿木素分級,其F1、F2、F3的分子量Mn為1856 g/mol、2525 g/mol、3976 g/mol,多分散系數(shù)(PDI)為1.45、1.51、2.84。酚羥基含量隨著分子量的升高而降低,F1、F2、F3級分為2.8844mmol/g、1.8477mmol/g、1.3694 mmol/g。FTIR分析木素不同級分的紅外光譜圖非常相似,各位置上都出現(xiàn)與官能團相對應的吸收峰,但吸收峰的形狀有所不同。13C-NMR分析表明各級分樣品中紫丁香基的含量要比愈創(chuàng)木基多,并且低分子量的木素F1具有更高的S/G比例。60-90 ppm區(qū)域的F1級分的信號強度比F2、F3弱,這說明在制漿過程中F1級分木素結(jié)構(gòu)單元之間的聯(lián)接很大程度上受到破壞。2D-HSQC NMR分析表明β-O-4和α-O-4聯(lián)接比例隨著分子量的增大而增大,而β-β聯(lián)接在各級分的比例相差不大。F1級分中存在阿魏酸和二苯乙烯,在分級時被乙酸乙酯完全分離,致使后續(xù)分級中不存在該類化合物。熱重分析表明隨著分子量升高,木素的殘渣產(chǎn)率升高,最大降解溫度下降,熱穩(wěn)定性提高。木素本身具有的力學性能不大,熱壓后很多木素以固體小顆粒的形式填充于板片中。不同級分木素比較發(fā)現(xiàn),分子量高的木素比分子量低的木素具有較高的力學性能。當熱壓溫度180℃、熱壓時間12 min時F'1、F'2、F'3的靜曲強度為11.91 MPa、13.58 MPa、14.24 MPa,內(nèi)結(jié)合強度為0.27 MPa、0.32 MPa、0.33 MPa。木素熱壓后,分子量提高,酚羥基含量下降,F'1、F'2、F'3的Mn分別為3764g/mol、4883 g/mol、6514 g/mol,酚羥基含量分別為2.2528 mmol/g、1.5363 mmol/g、1.2118 mmol/g。2D-HSQC NMR分析表明側(cè)鏈區(qū)醚鍵受熱壓影響較大,碳碳鍵影響較小,芳香區(qū)G型木素受熱壓影響較大,S型木素影響較小。熱重分析表明,不同級分木素熱壓后熱穩(wěn)定性得到提高。鹽酸甲醇木素添加降低了堿木素板片的力學性能。聚乳酸添加30%時基本達到普通型中密度纖維板的標準,當添加量超過40%則不受木素分子量所影響。
【圖文】：

對于木素的基本結(jié)構(gòu)單元，現(xiàn)在普遍認同的是由愈創(chuàng)木基丙院（ｇｕａｉａｃｙｌ，Ｇ逡逑型）、紫丁香基丙燒（ｓｙｒｉｎｇｙｌ，邋Ｓ型）和對輕苯基丙燒（ｐ－ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ，Ｈ型）逡逑三種基本結(jié)構(gòu)單元組成。（如圖１－１）逡逑＾ＯＨ邐＾ＯＨ逡逑Ｊ邐Ｊ邐Ｊ逡逑ｔｖ邐ｔｖ邐0逡逑ＯＨ邐ＯＨ邐ＯＨ逡逑ｃｏｎｌｆｅｒｙｌ邋ａｌｃｏｈｏｌ邐ｓｉｎａｐｙｌ邋ａｌｃｏｈｏｌ邐ｐ－ｃｏｕｍａｒｙｌ邋ａｌｃｏｈｏｌ逡逑（Ｇ型）邐（Ｓ型）邐（Ｈ型）逡逑圖１－１木素的基本結(jié)構(gòu)單元逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｒｅｅ邋ｂａｓｉｃ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ邋ｏｆ邋ｌｉｇｎｉｎ逡逑研宄表明木素這三種基本結(jié)構(gòu)單元因植物體的種類而異。針葉木主要由愈創(chuàng)逡逑木基丙烷（Ｇ）構(gòu)成，闊葉木由愈創(chuàng)木基丙烷（Ｇ）和紫丁香基丙烷（Ｓ）構(gòu)成，逡逑禾本科由愈創(chuàng)木基丙烷（Ｇ）、紫丁香基丙烷（Ｓ）和對羥苯基丙烷（Ｈ）構(gòu)成［１１］。逡逑１．３．２木素的功能基逡逑木素大分子中存在著許多不同類型的功能基，這些功能基因所在位置不同可逡逑以分為兩類，一類位于苯環(huán)上的，如甲氧基（－0ＣＨ３）、酚羥基（－０Ｈ）；另一類逡逑位于側(cè)鏈上，，如羰基（Ｃ＝０）、脂肪族羥基（－０Ｈ）、碳碳雙鍵（Ｃ＝Ｃ）等。原料逡逑不同和木素提取方法不同會影響這些功能基的種類與數(shù)目，進而影響木素的化學逡逑２逡逑

之間發(fā)生碳－碳鍵結(jié)合，例如Ｐ－５、５－５型的聯(lián)接就相當于“縮合型”聯(lián)接［１４’１５］。逡逑非縮合型聯(lián)接是指在側(cè)鏈、酚羥基、甲氧基以外的苯環(huán)位置上，即苯環(huán)２、５、６逡逑位置上未發(fā)生碳－碳鍵的聯(lián)接。木素各種單元間的聯(lián)接如圖１－２所示。逡逑６ｈ２邐0ｈ２邐ｃｈ３逡逑卜邐ｆ２邐，邐ｃｈ２逡逑奮－冷，ｆ：六逡逑表在…ｘ＾＇，ｓ逡逑ＯＲ邐ＯＲ邐0Ｒ逡逑（３－０－４邐ａ－Ｏ－４邐４－０－５逡逑ＯＨ邐？Ｈ３逡逑＾ｈ２邐Ｒ逡逑ｒｄ邐Ｅ＾逡逑ｆ一？Ｈ邐ｉｎ２邐Ｖ＾°－３邐ｐ邐啊逡逑？Ｈ、0ｚＣＨ２邐義邐ＯＲ逡逑－－－－－Ｖ＾0ＣＨ３
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TS74

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本文編號：2686874