酚羟基对木质素吸附层致密程度的影响

研究了酚羟基对木质素在固液界面上形成的吸附层致密程度的影响及作用机理.通过对碱木质素(AL)进行乙酰化处理制备了酚羟基含量显著减少的乙酰化木质素(ACAL).借助耗散型石英晶体微天平(QCM-D)研究了溶液环境中AL和ACAL所形成的单层吸附膜致密程度的差异,结合紫外-可见光光谱仪(UV)和原子力显微镜(AFM)研究了AL和ACAL分别与聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDAC)交替自组装所形成的多层吸附膜的致密程度在干燥状态下的差异.结果都表明,酚羟基的存在会使木质素吸附层致密程度降低.分析认为,酚羟基的存在不利于木质素中的芳香环形成共面结构,酚羟基含量降低后会引起芳香环间的共面性增强,促进形成致密的π-π堆积,从而使得木质素吸附层致密程度增大.     

磺甲基化木质素的辣根过氧化物酶催化聚合研究

以碱木质素为原料,采用磺甲基化反应,得到磺甲基化木质素(SAL),并进一步采用辣根过氧化物酶(HRP)催化以提高其分子量,制备了高分子量高磺化度磺甲基化木质素(HPSAL).采用凝胶渗透色谱、红外光谱、核磁共振氢谱、紫外光谱和顶空气相色谱等研究了改性前后SAL的结构特征.结果表明,经HRP催化后,与SAL相比,HPSAL的重均分子量和磺化度显著增加,分别提高20倍和30%以上,羧基含量升高,而甲氧基和酚羟基含量降低.HRP使SAL形成酚氧自由基,活化其酚羟基的邻、对和侧链Cβ位,增加磺化反应活性,而磺化度的提高又有利于增加HRP催化SAL的聚合反应活性,其聚合方式主要为β-O-4'、β-β'、β-1'和β-5'联结.分子模拟结果表明,甲氧基含量的降低和磺酸基含量的增加能显著提高以β-O-4'连接键为主的聚合反应活性.     

Pt/NbPWO双功能催化剂的制备及氢解碱木质素制备芳香单体

木质素是一种天然芳香族聚合物,约占木质纤维素的30%,是唯一通过裂解C―O醚键和C―C键生产芳香族化学品或液体燃料的可再生芳香族资源。迄今为止,对木质素氢解制备有价值化合物的研究主要集中在相对不稳定的C―O键的裂解上,这限制了木质素氢解的效率。采用水热法和湿浸渍法制备了多功能Pt/NbPWO催化剂。通过破坏碱木质素中的C―O键和C―C键,可以得到产率为18.02%的芳香族单体。该反应不仅可以断裂木质素聚合物中醚键,同时也可以断裂部分关键的C―C键。其氢解机理可能是丰富的Brønsted酸和Lewis酸位点参与了C―C的活化。此外,重点分析载体和Pt物种在Pt/NbPWO催化剂中的协同作用。     

木质素磺酸盐的分离提纯

以粗木质素磺酸钠为原料, 采用树脂法、超滤法、长链胺法和溶剂萃取法对其进行了提纯. 红外光谱、元素分析、凝胶渗透色谱等测试结果表明, 溶剂萃取法不能达到提纯目的; 树脂法、超滤法、长链胺法可除去相对分子量小于1000的杂质, 粗木质素磺酸钠经提纯后木质素磺酸钠的质量分数从59.0%提高到90%左右, 且提纯产品的重均分子量和数均分子量均增大, 分子量分布更均一. 从产品收率、提纯效果及提纯工艺等3方面分析表明, 长链胺法除糖效果最好, 提纯后糖含量下降了50%; 超滤法的收率最高, 可达31%, 且其提纯产品的重均分子量较高, 达到12000, 比粗木钠提高了1倍以上.     

纳米木质素/二氧化硅基微胶囊的制备及在自愈合涂层中的应用

利用磷酸化改性木质素/二氧化硅复合纳米颗粒(PAL/SiO₂)作为壁材包埋活性组分异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)制备微胶囊(PAL/SiO₂-IPDI). 通过加入少量反应活性更高的聚合多甲基多二异氰酸酯(PMDI), 与水反应形成聚脲, 以增加微胶囊的壁厚. 采用光学显微镜、 扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪(DLS)研究了PAL/SiO₂复合纳米粒子掺杂量, 水油比和剪切速率对微胶囊表面形貌、 粒径和壁厚的影响. 结果表明, 所制备的微胶囊呈现规整球形, 壁厚为2.36~3.50 μm, 平均粒径为40.3~201.5 μm. IPDI作为芯材包埋在微胶囊中, 芯材含量约为82.8%. 将制备的PAL/SiO₂-IPDI微胶囊添加到环氧树脂中得到自愈合环氧树脂涂层. 其在高盐浓度溶液中的抗侵蚀测试结果显示, 添加质量分数4%的PAL/SiO₂-IPDI微胶囊的环氧树脂涂层在划破后能够快速愈合, 显著降低基底的腐蚀电流和腐蚀速率. 纳米压痕实验表明, 环氧涂层的硬度为249.99 MPa, 而添加PAL/SiO₂-IPDI微胶囊后硬度增加到302.98 MPa, 弹性模量也有提高.     

木质素接枝偶氮苯液晶聚合物的合成与表征及光响应性能研究

以天然高分子木质素为原料,通过亲核取代反应将木质素改性成为大分子引发剂,引发偶氮苯单体的原子转移自由基聚合(ATRP),得到一系列木质素基光响应聚合物.接枝后的木质素的热稳定性明显改善,且平均接枝率达到72.8%时才能表现出液晶行为.小角X射线散射和偏光显微镜的结果表明所形成的液晶相为近晶C型,层间距为3.21nm.在此基础上,用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)对木质素基液晶聚合物的光响应性进行研究,发现溶液中的光响应性比膜状态的光响应速率快.在紫外光的辐照下,木质素基液晶聚合物表现出快速的光致液晶-各向同性相变行为.     

磺化碱木质素和磺化碱木质素聚氧乙烯醚的溶液行为研究

分别制备了不同磺酸基含量的磺化碱木质素(SAL)、不同交联度和分子量的磺化碱木质素聚氧乙烯醚(SAL-PEG),采用动态光散射(DLS)法分别研究磺酸基含量和PEG非离子长链对SAL和SAL-PEG溶液行为的影响规律.结果表明,不同磺酸基含量(1.28~2.09 mmol/g)的SAL在1.0 g/L的水溶液中存在聚集行为,磺酸基含量的增加使SAL的分子舒展程度增加,聚集程度越弱;Na Cl的加入使SAL的分子舒展程度减小,聚集体发生解聚.不同PEG含量的SAL-PEG在1.0 g/L的水溶液中主要以单分子状态存在,聚集行为较弱,分子的流体动力学半径与其分子量和交联度成正比;Na Cl的加入使SAL-PEG的PEG非离子长链却被严重压缩,分子流体动力学半径显著减小,减小程度与其分子量和交联度成正比,但SAL-PEG的聚集程度仍然较弱.     

增塑剂对碱木质素/HDPE复合材料性能影响研究

分别采用邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、环氧大豆油(ESO)作为增塑剂制备碱木质素/HDPE复合材料.研究了不同种类增塑剂对复合材料力学性能的影响,结果表明,3种增塑剂都能提高复合材料的断裂拉伸率,其中DOP的效果最优,当DOP添加量为7.5 phr,复合材料的断裂拉伸率达146.28%,比未添加增塑剂的样品高62.4%.添加DOP制备复合材料,研究DOP对复合材料力学性能、断面形貌、流变性能的影响.复合材料的力学性能结果表明DOP含量的增加有利于复合材料断裂拉伸率的提高;SEM表明DOP的添加使复合材料的断面变的更加粗糙,材料韧性提高;流变性能结果表明DOP能降低复合材料的表观黏度(η)和复数黏度(η*),并且线性黏弹区随着DOP含量的增加而变窄,储能模量(G')和损耗模量(G″)也逐渐下降.分析认为,DOP分子吸附包覆在木质素微颗粒的表面,抑制了木质素微颗粒在HDPE相中的团聚,改善了木质素在HDPE中的分散状况,同时降低了木质素分子和聚乙烯分子链之间的作用力,从而改善了复合材料的力学性能和流变性能.     

木质素基高效减水剂GCL1-JB的分子量测定

分别采用静态光散射法(SLS)和凝胶渗透色谱法(GPC)测定了木质素基高效减水剂GCL1-JB的分子量(Mw).由于GCL1-JB直接溶于水中存在聚电解质效应和聚集现象,SLS法测得的分子量(Mw,SLS)远大于GPC测得的分子量(Mw,GPC).为了通过SLS测得GCL1-JB的真实Mw,在GCL1-JB溶液中加入NaCl来屏蔽GCL1-JB的聚电解质效应,并采用0.45μm的微孔滤膜滤除GCL1-JB聚集体.GCL1-JB的动态光散射测试中存在2个扩散峰:快模式峰和慢模式峰.快模式峰对应GCL1-JB的单分子行为,而慢模式峰对应GCL1-JB的聚电解质效应和GCL1-JB聚集体.GCL1-JB动态光散射的慢模式峰随着NaCl的不断加入和进一步的过滤处理而逐渐减弱.当NaCl在溶液中的浓度达到0.1 mol/L,动态光散射的慢模式峰完全消失.在没有慢模式峰存在的条件下利用SLS测得GCL1-JB的绝对分子量为121300,这个分子量被认为是GCL1-JB单分子的真实分子量.然而该条件下SLS法测得的Mw,SLS仍然比GPC法测得的Mw,GPC大,这是由于GCL1-JB与GPC标样NaPSS的构象差异引起的.GCL1-JB的分子构象比NaPSS的更卷曲,所以用NaPSS作为GPC标样得到Mw,GPC比GCL1-JB的真实分子量小.本研究提出了一种利用SLS准确测量GCL1-JB的Mw的方法,对存在聚电解质效应和聚集现象的木质素及其衍生产物的绝对分子量测定具有普遍的借鉴意义.