【摘要】： 本文從有效綜合利用木質(zhì)素這一天然可再生生物質(zhì)資源的角度出發(fā),對堿木質(zhì)素與環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷的烷氧基化反應(yīng)以及羧甲基化反應(yīng)進行了研究,創(chuàng)新合成了木質(zhì)素嵌段聚醚非離子表面活性劑和木質(zhì)素聚醚羧酸鹽陰離子表面活性劑,對兩類表面活性劑的表面物理化學(xué)性能及緩蝕應(yīng)用性能進行了研究,證明它們具有較好的緩蝕效果,為開發(fā)性能優(yōu)良的木質(zhì)素表面活性劑提供了理論依據(jù)。 1.對原料堿木質(zhì)素進行了分離提純,經(jīng)過提純后的堿木質(zhì)素中木質(zhì)素的含量從52.90 %提高到88.43 %,灰分減少12.26 %,水分減少8.19 %;對純化后的堿木質(zhì)素中重要官能團的含量、分子量及其分布、FT-IR、熱分解行為和Py-GC-MS進行了測定和分析。純化后堿木質(zhì)素總羥基含量8.43 %,其中酚羥基4.62 %,醇羥基3.81 %;堿木質(zhì)素數(shù)均相對分子質(zhì)量為740,質(zhì)均相對分子質(zhì)量為1600,多分散性指數(shù)2.1;堿木質(zhì)素中存在大量酚型愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)單元和少量對羥苯基結(jié)構(gòu)單元,且結(jié)構(gòu)單元之間多以醚鍵連接,含有的主要活性基團包括羥基、甲氧基和少量的羰基;通過熱分解反應(yīng)佐證了它是由一系列非晶態(tài)的、明顯具有取代酚結(jié)構(gòu)特征的大分子和小分子所組成的混合物。 2.純化后的堿木質(zhì)素在堿催化下與環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷進行烷氧基化反應(yīng),制備了不同聚合度的木質(zhì)素嵌段聚醚非離子表面活性劑。適宜的合成工藝條件為pH值11~12;聚合方式:分批加料,先通環(huán)氧丙烷與起始劑反應(yīng),再以環(huán)氧乙烷封端的方式;聚合溫度60℃,聚合壓力0.2 MPa;聚醚精制條件為純水5 %、抽真空溫度為100~110℃,壓力1.3 KPa。利用FT-IR對合成產(chǎn)物進行了結(jié)構(gòu)表征。利用紫外光譜定量測定了產(chǎn)物中木質(zhì)素的含量,木質(zhì)素聚醚非離子表面活性劑中木質(zhì)素的質(zhì)量分數(shù)可達58.89 %。測定了不同聚合度產(chǎn)物的表面物理化學(xué)性能。當木質(zhì)素聚醚質(zhì)量分數(shù)2.5 %時,表面張力可達到37.0 mN/m;對苯的增溶性能達0.75 mL/g。 3.木質(zhì)素聚醚在堿性條件下與3-氯丙酸反應(yīng),得到木質(zhì)素聚醚羧酸鹽。適宜的反應(yīng)條件為n(木質(zhì)素羥基)∶n(環(huán)氧丙烷)=1∶10(mol/mol),氫氧化鈉用量n(NaOH)∶n(木質(zhì)素聚醚)=2.5(mol/mol),3-氯丙酸的用量n(3-氯丙酸)∶n(木質(zhì)素聚醚)=1.2(mol/mol),反應(yīng)溫度80℃,反應(yīng)時間4 h,木質(zhì)素聚醚轉(zhuǎn)化率可達到94.8 %。利用FT-IR對產(chǎn)物進行了結(jié)構(gòu)表征。對木質(zhì)素聚醚羧酸鹽進行了熱失重TAG分析,其起始失重溫度要比木質(zhì)素聚醚高80~90℃。對不同聚合度的產(chǎn)物進行了表面物理化學(xué)性能測定,質(zhì)量分數(shù)為2.5 %時表面張力可達到的41.2~45 mN/m,鈣皂分散指數(shù)4.8 %~8.4 %;對松節(jié)油的乳化力31~32 s,泡沫高度為30~50 mm。 4.木質(zhì)素聚醚與1,4-丁炔二醇復(fù)配的復(fù)合型緩蝕劑效果最好,復(fù)配比為2:1(質(zhì)量比),30℃下,緩蝕率可達到97.6 %。當木質(zhì)素聚醚羧酸鹽緩蝕劑用量為0.1 g/L,30℃下時,緩蝕率可達97.7 %。掃描電子顯微鏡觀察,加入緩蝕劑后A3鋼片表面未見明顯的點蝕和條紋腐蝕,未加緩蝕劑的鋼片整體腐蝕較為嚴重且表面出現(xiàn)明顯的點蝕現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK6
【圖文】：

Tab 2-3 Functional group content analysis of the purified alkali lignin品ple總羥基Totalhydroxyl酚羥基Phenolhydroxyl醇羥基Alcoholhydroxyl總酸性Totalacidity羰基Carbonyl羧基Carbgro木質(zhì)素 alkalinin8.43 4.62 3.81 5.68 4.84 3.1 純化后堿木質(zhì)素的分子量分布色譜是研究高分子化合物分子量分布的最有效的手段，也是測定木質(zhì)快速、簡單可靠的方法。木質(zhì)素是一種非均一性的大分子化合物，相圍較寬，以質(zhì)均相對分子質(zhì)量 Mw計，通常在 300~100 000 之間，其中 1000 和大于 30 000 的級分大約各占木質(zhì)素總量的 10 %，而相對分子0 000 的級分約占木質(zhì)素總量的 80 %[86]。一般來說，低分子量的木質(zhì)素締合在一起;高分子量的木質(zhì)素磺酸鹽，在水中表現(xiàn)出聚合電解質(zhì)的結(jié)果見表 2-4。

24熱峰應(yīng)屬于樣品的熱分解反應(yīng)。圖2-3 木質(zhì)素的熱重曲線和微熵?zé)嶂厍�Fig.2-3 The TG and DTG curves of lignin圖2-4 木質(zhì)素差示掃描量熱曲線和微熵量熱曲線Fig.2-4 The DSC and DDSC curves of lignin2.3.2.7 木質(zhì)素Py-GC-MS分析純化后的堿木質(zhì)素的Py-GC-MS總離子流圖見圖 2-5所示。

圖2-3 木質(zhì)素的熱重曲線和微熵?zé)嶂厍�Fig.2-3 The TG and DTG curves of lignin圖2-4 木質(zhì)素差示掃描量熱曲線和微熵量熱曲線Fig.2-4 The DSC and DDSC curves of lignin2.3.2.7 木質(zhì)素Py-GC-MS分析純化后的堿木質(zhì)素的Py-GC-MS總離子流圖見圖 2-5所示。

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1 劉欣;木質(zhì)素嵌段聚醚及羧酸鹽表面活性劑的合成及性能研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2009年

本文編號：2784937