木质素高值化材料的制备与应用性能研究--《华南理工大学》2014年博士论文
木质素高值化材料的制备与应用性能研究
【摘要】：随着化石资源的日益短缺，在出现能源短缺问题的同时，以化石资源为基础的化学品的短缺问题也随之而来，利用植物生物质基材料补充石油基高分子材料变得日益重要。由于木质素中含碳量较高（一般在55%～66%之间），因此可作为碳纤维原料进行利用；而且木质素中含有各种羟基和醚键等基团，可以与高分子产生较强的分子间作用力，因而可以用于和树脂共混制备复合材料。本文首先以木质素为原料制备纳米碳纤维，对木质素基纳米碳纤维的制备工艺、结构性能进行系统研究；然后用木质素增强PVC制备木质素/PVC复合材料，考察不同比例掺杂对共混物的力学性能、热学性能的影响。最后对复合材料的热氧老化降解性能进行了研究。探索制备高值化的木质素/PVC复合材料的最佳工艺条件及配比，为木质素的高值化利用提供数据基础和理论指导。
以玉米秸秆木质素为原料，以DMF为溶剂，以PAN为共混组分，采用静电纺丝技术制备木质素基纳米纤维，经研究发现，纯木质素溶液很难静电纺丝，木质素溶液浓度在40%以下时只能形成球状颗粒，直到木质素浓度达到50%时，可纺性增加，能够形成带珠粒的丝状纤维；木质素与可纺性高的PAN混纺，在木质素与PAN比例为1：4时能形成直径分布均匀、取向程度好、无串珠的连续纤维；静电纺丝最佳工艺参数为纺丝电压15-20kV、推速0.02mm/min、接收距离17cm、辊筒转速2000r/min，此工艺条件下得到的纤维取向程度好，直径分布均匀。
以玉米秸秆木质素和PAN为原料，通过静电纺丝工艺在纺丝电压15kV，推速0.04mm/min，接收距离为12cm条件下制备木质素基纳米碳纤维。对制得纳米纤维先驱丝在200-300℃进行预氧化，在600-1000℃进行碳化处理制备木质素基纳米碳纤维，并对纳米碳纤维进行表征后发现，900℃碳化温度下得到的木质素基纳米碳纤维直径比较均匀，光洁度高，形貌较好，结构致密度最高，结构缺陷最少，热稳定性好。所有木质素基纳米碳纤维石墨化程度较低，呈乱层石墨结构。
以普通PVC板材配方为基础，以竹碱木质素为原料，设计出木质素/PVC复合材料的配方并对不同木质素添加量的复合材料进行表征，研究发现，复合材料当中木质素和PVC分子之间没有化学键结合，两者之间以分子间作用力和偶极作用连接在一起；木质素添加入复合材料体系中，对复合材料的力学性能产生很大的影响。弹性模量在添加量为30phr时达到最大值，拉伸强度在木质素添加量20phr时最接近没有添加木质素的PVC板材的值，而最大断裂延伸率却是在木质素添加量为25phr时最高。复合材料体系还是呈现两相分布，木质素大部分是溶解在PVC基体当中。
以木质素为原料，优化配方制备出的高强度木质素/PVC复合材料中，并对不同比例的木质素共混改性效果进行评价和表征，研究发现，添加木质素后，PVC的耐热温度普遍提高了50-70℃，提高了PVC的耐热性，木质素添加量为30phr时，其综合力学性能最佳，共混效果最好；通过配方优化，木质素提高了PVC的耐热性和机械性能，对于木质素在PVC当中的使用起到了推动作用。
不同木质素/碳酸钙比例的PVC复合材料在热氧化炉中进行人工加速老化处理，热氧老化处理温度为100℃。实验考察了木质素添加量（木质素/碳酸钙比例）和热氧老化时间对复合材料老化降解性能的影响。研究发现，木质素能够抑制降解。木质素部分溶解在PVC当中，充当纳米碳酸钙和PVC之间的相容剂。适量的木质素/碳酸钙添加比例具有良好的协同效应，其增强效果可以长时间保持，两者比例为10/10时为最佳，其共混改性效果最理想。此配方中填料分散均匀，所得复合材料的初期热稳定性最高，耐热老化性能良好，综合力学性能指标优良。
【学位授予单位】：华南理工大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2014【分类号】：TQ351
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利用木质素生产粘合剂的可行性分析
【摘要】：正前言木质素是一种广泛存在于植物中的天然高分子化合物,目前可作为工业原料应用的木质素主要是造纸工业的副产品,来源于制浆废液。我国草类原料制浆的比例较高,制浆废液的处理难度比较大。开发利用制浆废液木质素合成高附加值的新材料是有价值的。碱木质素新产品在这么长的时间内没能打开市场,主要问题在于:草浆造纸黑液资源量很大,至今尚未能找到消耗如此巨大资源的市场;草浆碱木质素的应用性能差,碱
【作者单位】：
【分类号】：X793
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