本文關(guān)鍵詞：酶解木質(zhì)素基熱塑性酚醛樹脂的制備及應(yīng)用研究　出處：《中國林業(yè)科學(xué)研究院》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：酶解木質(zhì)素(Enzymatic Hydrolysis Lignin,簡稱EHL)是一種從生物質(zhì)制備燃料乙醇或丁醇的殘渣中分離、提取的高分子物質(zhì)。由于EHL復(fù)雜的成分和分子結(jié)構(gòu),使得利用率較低,應(yīng)用推廣受到限制。本文采用磷鎢酸輔助草酸新型催化劑催化、苯酚液化的方法對EHL進(jìn)行預(yù)處理活化,提高其反應(yīng)活性,進(jìn)而制備酚醛樹脂和酚醛模塑料。EHL的高效應(yīng)用,不僅能夠降低模塑料的生產(chǎn)成本,而且間接降低生物質(zhì)燃料乙醇的成本;減輕模塑料對環(huán)境帶來的污染,也降低對石油化學(xué)品的依賴,緩解能源危機。本文采用元素分析、FT-IR、UV等表征方法證明EHL分子結(jié)構(gòu)上存在酚羥基,且酚羥基的鄰、對位有類似苯酚的活性位點,能夠替代苯酚與甲醛縮聚合成酚醛樹脂。從EHL的碳譜分析顯示,EHL為GSH木質(zhì)素,這也是EHL更易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原因。采用酸催化苯酚液化的預(yù)處理方法對EHL進(jìn)行活化。以液化殘渣率為指標(biāo),研究了催化劑種類和用量、液化溫度及液化時間對產(chǎn)物分子量及殘渣率的影響,得出優(yōu)化的預(yù)處理液化條件:以草酸與磷鎢酸的質(zhì)量比為9:1的混合酸作為催化劑,固液比為1:2,液化反應(yīng)溫度為125℃,催化劑用量為7%,液化反應(yīng)時為1.5 h。產(chǎn)物重均分子量為1214,殘渣率9.8%。使用氯仿、乙醚對液化后混合物進(jìn)行分離,得到組分A、B、C。組分A為液化殘渣,采用SEM觀察其表觀結(jié)構(gòu)變化,利用FT-IR分析分子結(jié)構(gòu)上的變化;組分B為EHL衍生物,是最重要的組成部分,采用GPC研究其分子量及其分布的變化情況,GC-MS分析組分中出的小分子化合物結(jié)構(gòu),1H NMR和13C NMR研究分子結(jié)構(gòu)的變化,并對比不同反應(yīng)時間下,分子量及其分布和紅外光譜圖的變化情況;從組分C的GC-MS分析結(jié)果可知,組分C主要是苯酚,含量超過97%;推測反應(yīng)歷程:首先是EHL分子中以β-O-4為主的化學(xué)鍵的斷裂,使得大分子結(jié)構(gòu)被破壞,EHL分子鍵斷裂產(chǎn)生的衍生物在催化劑的作用下,能夠與作為液化劑的苯酚發(fā)生苯環(huán)上的反應(yīng)。以預(yù)處理活化后的EHL部分替代苯酚制備熱塑性酚醛樹脂,研究酚醛摩爾比、EHL替代率對樹脂性能的影響,結(jié)果表明:EHL的替代率可達(dá)55%,酚醛摩爾比為n(P):n(F)=1:0.83時,樹脂的性能良好。采用FR-IR、GPC、1H NMR、13C NMR和TG等分析手段對普通熱塑性酚醛樹脂(NPF)和EHL基熱塑性酚醛樹脂(LNPF)的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)進(jìn)行分析;采用DSC研究NPF和LNPF的固化性能,結(jié)果顯示,LNPF的活化能和指前因子均高于NPF。根據(jù)對比分析NPF和LNPF樹脂在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的區(qū)別,結(jié)合NPF的合成機理,推測得到LNPF的結(jié)構(gòu)形式及合成歷程。以LNPF替代普通NPF制備酚醛模塑料。利用Design expert8.0.6.1軟件,結(jié)合Box-Behnken Design(縮寫B(tài)BD)設(shè)計方法,得到一組模壓工藝參數(shù)實驗,以沖擊強度、吸水率為響應(yīng)值,研究模壓溫度、模壓壓力和模壓時間對材料性能的影響情況,得到優(yōu)化的模壓工藝參數(shù):模壓溫度為171℃,模壓壓力34MPa,模壓時間50s/mm。在優(yōu)化的工藝參數(shù)下,研究EHL替代率對材料機械性能、熱穩(wěn)定性和吸水率的影響。在相同的EHL利用率條件下,以填充和改性兩種參與方式制備模塑料,參照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求比較這兩種模塑料在性能上的差異,間接證明EHL液化改性過程的可行性及必要性。采用土埋法,研究了普通酚醛模塑料(PMC)、不同EHL替代率的酚醛模塑料(LPMC)和EHL填充型酚醛模塑料(FPMC)在生物降解性能方面的差異。相同條件下觀察表面被侵蝕情況并計算質(zhì)量損失率,隨著EHL替代率的增大,表明被侵蝕越來越嚴(yán)重,其中(55%-LPMC)的最大失重率為1.5%,55%-FPMC的最大失重率為2.2%。論文以55%-LPMC為研究對象,通過初篩和復(fù)篩結(jié)果選擇廢棄物固體培養(yǎng)基及T.hirsute、T.sp.B27兩種菌株,對粉狀模塑料進(jìn)行微生物降解性實驗,在微生物降解100天后,T.hirsute對其中生物質(zhì)的降解率達(dá)到90%,能夠直接降低模塑產(chǎn)品對環(huán)境帶來的污染。
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ323.1

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3 康明,陳勉已,吳桑,王文清,戴緒綺;催化劑對熱塑性酚醛樹脂性能的影響[J];粘接;1998年02期

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1 楊愛武;楊聯(lián)樹;王彬;;熱塑性酚醛樹脂軟化點測定方法研究[A];陜西省機械工程學(xué)會理化檢驗分會第八屆年會論文集[C];2009年

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