【摘要】：酚醛樹脂(PF)是酚類與醛類化合物在催化劑作用下縮聚而成的一類高分子化合物,由于具有優(yōu)異的耐水性、耐熱性及良好的化學(xué)穩(wěn)定性,在工業(yè)應(yīng)用中占用重要位置。但是其原料屬于不可再生資源,隨著經(jīng)濟快速發(fā)展,資源短缺與環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,開發(fā)可再生能源替代石油化工原料受到不斷關(guān)注。來自木糖工業(yè)生產(chǎn)廢渣的木質(zhì)素由于含有酚羥基可以替代苯酚用于合成酚醛樹脂。液態(tài)的酚醛樹脂做膠黏劑可以應(yīng)用到木材工業(yè)中制備高端人工合成板材,同時固化后的酚醛樹脂是良好的碳源,可以應(yīng)用到制備超級電容器上做儲能電極材料。本論文以工業(yè)木糖生產(chǎn)廢渣為原料,經(jīng)堿催化降解提取得到堿木質(zhì)素液,經(jīng)苯酚酚化改性后代替部分苯酚與甲醛原位合成木質(zhì)素基酚醛樹脂(LPF),并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)研究了LPF作為膠黏劑及活性炭儲能材料的兩個應(yīng)用方向,均取得了較好的研究成果。1.玉米秸稈木質(zhì)素提取條件對LPF中甲醛釋放量有重要影響,在Na OH濃度為5 wt%,工業(yè)生產(chǎn)木糖殘渣與堿液固液比為1:12,反應(yīng)時間為3 h時,提取的堿木質(zhì)素液與苯酚、甲醛原位參與酚醛樹脂制備,在替代30%苯酚所得LPF中甲醛釋放量最少,為0.115%。2.木質(zhì)素的種類和提取條件對于酚醛樹脂膠黏劑的膠合強度具有重要影響。在Na OH濃度為5 wt%,玉米芯生產(chǎn)木糖剩余殘渣與水固液比為1:8,提取時間為4 h,玉米芯木質(zhì)素替代20%苯酚時,得到最佳提取條件。在最佳條件下制備得到的玉米芯-LPF膠合強度達到最大值,為1.590 MPa。低于同等條件下的玉米秸稈-LPF的1.689 MPa。3.以玉米芯-LPF為前驅(qū)體,通過氫氧化鉀活化制備電容炭,通過控制木質(zhì)素替代率可以調(diào)節(jié)活性炭微介孔比例達到最佳比電容。當(dāng)木質(zhì)素替代率為20%時得到的電容炭比電容值最大,為322.65 F/g。4.對于稻草-LPF氫氧化鉀活化效果優(yōu)于氫氧化鈉,隨著木質(zhì)素替代率從20%增加到40%,電化學(xué)比電容值隨之增加。在相同的活化條件下,二者活化得到的炭材料比電容最大值分別為40%K-LPFC-4的302.80 F/g和40%N-LPFC-4的253.56 F/g。
[Abstract]:Phenolic resin (PF) is a kind of polymeric compounds formed by condensation of phenols and aldehydes under the action of catalyst. Because of its excellent water resistance, heat resistance and good chemical stability, it occupies an important position in industrial application. However, the raw materials are non-renewable resources. With the rapid development of economy, the problems of resource shortage and environmental pollution are becoming more and more serious, so the development of renewable energy to replace petrochemical raw materials has been paid more and more attention. Lignin from xylose industrial waste can be used instead of phenol to synthesize phenolic resin because of its phenolic hydroxyl. Liquid phenolic resin as adhesive can be applied to the wood industry to prepare high-end synthetic plate, and the cured phenolic resin is a good carbon source, and can be used as energy storage electrode material in the preparation of supercapacitors. In this paper, alkali-lignin solution was extracted from industrial xylose waste residue by alkali catalytic degradation. After phenol phenolization, lignin-based phenolic resin (LPF), was synthesized in situ instead of some phenol and formaldehyde. On this basis, two application directions of LPF as adhesive and activated carbon energy storage material have been systematically studied, and good research results have been obtained. 1. The extraction conditions of lignin from corn straw had an important effect on the formaldehyde emission in LPF. When the ratio of lignin residue to alkali solution was 1: 12 and the reaction time was 3 h, when the concentration of Na OH was 5 wt%, the alkali lignin solution and phenol were extracted. Formaldehyde in situ participated in the preparation of phenolic resin, and the formaldehyde emission of LPF was the least in the substitution of 30% phenol, which was 0.115. 2. The type and extraction conditions of lignin have an important effect on the adhesive strength of phenolic resin adhesive. The optimum extraction conditions were obtained when the Na OH concentration was 5 wt%, when the ratio of residual xylose residue to water solid liquid was 1: 8, the extraction time was 4 h, and the corncob lignin was substituted for 20% phenol. The bonding strength of corn cob LPF prepared under the optimum conditions reached the maximum value of 1.590 MPa.. Less than 1.689 MPa.3. of LPF of Corn Straw under the same condition Capacitive carbon was prepared by activation of potassium hydroxide with corncore-LPF as precursor. The optimum specific capacitance could be obtained by controlling the lignin substitution ratio. When the lignin substitution ratio is 20, the maximum specific capacitance is 322.65 F / g 路4. The activation effect of straw-LPF potassium hydroxide was better than that of sodium hydroxide. The electrochemical capacitance increased with the increase of lignin substitution rate from 20% to 40 kum. Under the same activation conditions, the maximum specific capacitance of the activated carbon was 302.80 F / g of 40%K-LPFC-4 and 253.56 F / g of 40%N-LPFC-4, respectively.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ323.1

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