木質(zhì)素是自然界中第二大天然高分子材料,目前主要作為工業(yè)制漿的副產(chǎn)物直接排放,不僅是一種資源的浪費(fèi)也會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。近年來(lái),由于木質(zhì)素價(jià)格低廉、含碳量高、來(lái)源廣泛被作為制備碳纖維的理想原材料,這不僅提高了木質(zhì)素的利用價(jià)值,也降低了碳纖維的生產(chǎn)成本。但是,木質(zhì)素在提取和分離過(guò)程中發(fā)生了降解,分子量降低,獲得的木質(zhì)素基碳纖維強(qiáng)度低。因此,提高木質(zhì)素的分子量是提高木質(zhì)素基碳纖維強(qiáng)度的方法之一。本文以1,6-二溴己烷作為擴(kuò)鏈劑和木質(zhì)素上的酚羥基在堿溶液中反應(yīng)來(lái)提高木質(zhì)素的分子量,制備得到木質(zhì)素?cái)U(kuò)鏈產(chǎn)物,將擴(kuò)鏈產(chǎn)物熔融改性制備得到紡絲物料,然后采用熔融紡絲的方法制備得到初生纖維,再經(jīng)過(guò)預(yù)氧化、碳化制備得到木質(zhì)素?cái)U(kuò)鏈產(chǎn)物碳纖維。具體研究?jī)?nèi)容如下:采用FTIR、XPS、GPC、TG和Folin-Ciocalteua法等表征手段對(duì)木質(zhì)素?cái)U(kuò)鏈產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、分子量、酚羥基的含量和性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明,1,6-二溴己烷主要和木質(zhì)素上的酚羥基反應(yīng),隨著1,6-二溴己烷含量的增加,酚羥基的含量逐漸減少,木質(zhì)素?cái)U(kuò)鏈產(chǎn)物的分子量逐漸增加,熱穩(wěn)定性逐漸提高�？疾炝四举|(zhì)素?cái)U(kuò)鏈產(chǎn)物的溶解性,結(jié)果表明當(dāng)木質(zhì)素和1,6... 

【文章來(lái)源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PAN基碳纖維制備工藝圖

第一章緒論3中間相瀝青制備得到。其制備過(guò)程如圖1-2所示[11]：（1）原料的獲得：各向同性瀝青和中間相瀝青都可以從煤焦油、石油渣油通過(guò)凈化、氧化熱縮聚獲得，各向同性瀝青也可以通過(guò)聚氯乙烯等有機(jī)物裂解獲得，中間相瀝青更多的是通過(guò)萘、蒽等芳香化合物經(jīng)過(guò)催化、熱縮聚獲得。（2）纖維的制備：由于瀝青是由分子結(jié)構(gòu)不同的芳烴化合物組成的混合物且分子量小，用溶劑很難將其完全溶解成黏稠的紡絲液，所以一般采用熔融紡絲。各向同性瀝青一般利用離心、噴吹等方法制備短纖維，而中間相瀝青直接通過(guò)牽伸卷繞便可獲得連續(xù)的長(zhǎng)纖維。（3）預(yù)氧化過(guò)程：瀝青纖維在起始溫度為200℃的空氣等氧化氣氛下發(fā)生氧化交聯(lián)，形成不熔化的耐熱結(jié)構(gòu)。（4）碳化過(guò)程：將預(yù)氧化纖維在惰性氣體的保護(hù)下梯度升溫到1000～1200℃高溫下進(jìn)行熱處理便可獲得碳纖維。而中間相瀝青碳纖維可以在達(dá)到2000～2800℃以上的高溫?zé)崽幚硐逻M(jìn)行石墨化獲得高強(qiáng)高模的碳纖維。瀝青基碳纖維的制備過(guò)程中，由于瀝青的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)比較復(fù)雜，所以獲得可紡性好的原料是關(guān)鍵步驟。圖1-2瀝青基碳纖維制備工藝圖Frigure1-2Preparationprocessflowofpitch-basedcarbonfiber1.2.1.3粘膠基碳纖維粘膠基碳纖維是由粘膠纖維為前驅(qū)體制備的碳纖維，粘膠纖維是用粘膠溶液紡絲制備的天然纖維素再生纖維。其制備過(guò)程如圖1-3所示[12]：（1）紡絲溶液的制備：將木材、竹子等天然植物經(jīng)過(guò)蒸煮、漂白、脫水干燥得到纖維素漿粕，然后將纖維素漿粕通過(guò)堿化、磺化、溶解、脫泡得到紡絲溶液。（2）纖維的制備：粘膠纖維一般采用濕法紡絲制備，纖維成型后需要牽伸、水洗、酸洗等后處理，使纖維達(dá)到所需的纖度、純度和性能。（3）纖維的浸漬：提純后的粘膠纖維需要放在催化劑中浸漬，因?yàn)榇呋瘎┛梢愿淖冋衬z?

天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此粘膠纖維需要使用催化劑浸漬加氧化的方式使其結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定性的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。（5）碳化過(guò)程：經(jīng)過(guò)催化和初步裂解后的粘膠纖維在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)一步裂解、芳構(gòu)化，形成類石墨結(jié)構(gòu)的過(guò)程。圖1-3粘膠基碳纖維制備工藝圖Figure1-3Flowchartofproducingviscosebasedcarbonfiber通過(guò)對(duì)比這三類碳纖維的制備工藝可以得出：PAN基碳纖維的制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，瀝青基碳纖維的原料價(jià)格低廉，但成分復(fù)雜，提取工藝繁瑣。粘膠基碳纖維的制備工藝復(fù)雜，并且在制備過(guò)程中污染比較嚴(yán)重。因此，PAN基碳纖維占據(jù)碳纖維的主要市常1.2.2碳纖維的應(yīng)用與其它合成纖維相比，碳纖維由于其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)在壓縮和拉伸兩種模式下都具有良好的物理和機(jī)械性能，在結(jié)構(gòu)應(yīng)用中占據(jù)了領(lǐng)先地位[13]。在很多國(guó)家它被廣泛的應(yīng)用于軍事、國(guó)防和航空航天等重要領(lǐng)域，隨著碳纖維復(fù)合材料（CFRP）的興起，它的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍不斷擴(kuò)大，已經(jīng)從軍事擴(kuò)展到民用等各個(gè)領(lǐng)域。1.2.2.1高端領(lǐng)域的應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，碳纖維復(fù)合材料主要應(yīng)用在空間光學(xué)遙感儀器中的精密零部件中，提高了其在宇宙空間環(huán)境下的尺寸穩(wěn)定性，使其不受宇宙空間下外部環(huán)境的干擾；應(yīng)用在空間相機(jī)中的支撐構(gòu)件當(dāng)中提高了其對(duì)剛度的要求和對(duì)空間環(huán)境的適應(yīng)性[14]。A350XWB新一代噴氣客機(jī)的機(jī)翼和機(jī)身采用碳纖維材料進(jìn)行制備。預(yù)計(jì)在未來(lái)，中小型客機(jī)對(duì)碳纖維材料的需求將不斷擴(kuò)大[15]。1.2.2.2民用領(lǐng)域的應(yīng)用碳纖維材料在汽車中的使用可以減輕車身的重量，進(jìn)而節(jié)約能源，減少能耗，并且提高了車身的耐抗擊能力。碳纖維材料在風(fēng)力發(fā)電葉片上的使用可以滿足葉片更大尺寸，以及風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅侩娔艿男枰欣谌祟愰_發(fā)和利用新能源，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]木質(zhì)素基酚醛樹脂泡沫的制備及性能研究[J]. 周方浪,鄭志鋒,楊靜,楊海艷,鄧佳,史正軍.  林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè). 2018(06)
[2]木質(zhì)素制備低成本碳纖維的最新進(jìn)展[J]. 劉歡,成麗清,周景輝.  黑龍江造紙. 2018(01)
[3]碳纖維復(fù)合材料在航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 黃洋,袁春野,宋世濤.  科技展望. 2017(26)
[4]木質(zhì)素的化學(xué)改性與高效利用研究進(jìn)展[J]. 閆磊.  綠色科技. 2016(12)
[5]改性木質(zhì)素吸附六價(jià)鉻離子的研究[J]. 趙路陽(yáng),任濱僑,金玉,宋曉曉.  黑龍江科學(xué). 2015(06)
[6]高沸醇木質(zhì)素?zé)峄瘜W(xué)酚化的研究[J]. 吳強(qiáng)林,丁運(yùn)生,方紅霞,崔朋.  黃山學(xué)院學(xué)報(bào). 2014(05)
[7]磺甲基化木質(zhì)素的辣根過(guò)氧化物酶催化聚合研究[J]. 楊東杰,伍曉蕾,昌婭琪,邱學(xué)青,陶家媛.  高分子學(xué)報(bào). 2014(04)
[8]乙酰溴法測(cè)定棉籽殼中木質(zhì)素的含量[J]. 王建慶,曹佃元,張玉.  紡織學(xué)報(bào). 2013(09)
[9]木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用[J]. 路瑤,魏賢勇,宗志敏,陸永超,趙煒,曹景沛.  化學(xué)進(jìn)展. 2013(05)
[10]合成條件對(duì)木質(zhì)碳纖維紡絲液結(jié)構(gòu)的影響[J]. 馬曉軍,袁澄,楊紅梅,于麗麗.  西北林學(xué)院學(xué)報(bào). 2012(05)

博士論文
[1]烷烴橋聯(lián)水溶性木質(zhì)素基聚合物的制備與應(yīng)用[D]. 洪南龍.華南理工大學(xué) 2016

碩士論文
[1]木質(zhì)素熔融紡絲制備碳纖維研究[D]. 劉蘭燕.天津工業(yè)大學(xué) 2017
[2]木質(zhì)素基取向納米碳纖維功能材料制備及性能表征[D]. 吳興樂.東華大學(xué) 2017
[3]木質(zhì)包裝剩余物制備碳纖維原絲的研究[D]. 袁澄.天津科技大學(xué) 2013
[4]木質(zhì)素液化物制備通用級(jí)碳纖維的工藝研究[D]. 唐文峰.北京化工大學(xué) 2012
[5]以木素為基材制備吸附材料與性能研究[D]. 李志萍.廣東工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3479724