环己酮-水分离新方法的研究

针对工业上传统的蒸馏法分离环己酮－水体系能耗过大的问题,研究了含盐类的复合萃取剂对该体系的萃取分离效果。结果表明,ＬｉＣｌ、ＭｇＣｌ２能明显改变环己酮与水之间的互溶度,大幅度提高复合萃取剂对组分的萃取分配系数和选择性系数,达到分离提纯环己酮的目的。进一步研究了萃取工艺参数对分离效果的影响。经初步热量衡算表明：应用本法分离环己酮－水比传统的蒸馏法节省能耗约２５％。     

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。     

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.     

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.     

麦草碱木质素的氧化和磺甲基化改性

针对麦草碱木质素水溶性差、相对分子质量低的问题,以Fenton试剂为氧化剂、亚硫酸钠为磺化剂对麦草浆碱木质素进行氧化和磺甲基化改性.采用分子轨道理论对碱木质素和羟甲基化碱木质素分子单元进行了电荷密度计算,发现愈创木基单元中苯环上的C-5位最容易进行磺甲基反应.将麦草碱木质素经氧化后进行磺甲基化反应,得到磺甲基化碱木质素,红外光谱测试表明产物中具有磺酸基的特征吸收峰,电导滴定法测得其磺化度为0.96mmol/g,Zeisel法测得甲氧基含量为5.41%,凝胶渗透色谱测得其重均相对分子质量M-w达6 653.当溶液质量浓度为30 g/L时,溶液表面张力达45.3mN/m.水泥净浆流动度测试表明,产物对水泥净浆的分散性能与木质素磺酸钙相近.     

改性木素磺酸钙GCL1减水剂的作用机理研究

采用物理－化学分析法和扫描电子显微镜研究了木素磺酸钙（CL）和改性木素磺酸钙（GCL1）的减水增强作用，发现GCL1在水泥颗粒表面的饱和吸附量比CL增加了30％，分散性能较好同时，GCL1的表面活性好，润湿作用大；GCL1的起泡力下降，消泡时间缩短，固化水泥净浆中的有害孔隙大大减少，密实度增加，基本上消除了引气性。     

竹浆黑液接枝磺化产物的超滤分级及减水分散性能

采用超滤将竹浆黑液接枝磺化产物(GCL1-JB)分成4个不同分子量范围的级分,采用凝胶渗透色谱进行分子量表征,研究了不同分子量的级分对水泥净浆和砂浆性能的影响.结果表明:高分子量级分对水泥净浆和砂浆的减水分散性能优于低分子量级分;高分子量级分(大于50000)掺量为0.5%时,水灰比为0.29的水泥净浆流动度达287mm,120min经时流动度损失为7%,砂浆的3天、7天和28天抗压强度比分别为159.4%、193.4%和143.8%;中等分子量级分具有很强的引气性和缓凝作用,可改善新拌砂浆的工作性,但是硬化砂浆后期的抗压强度较低;中分子量级分(10000～50000)掺量为0.5%时,水泥净浆的初凝时间延长140 min,终凝时间延长297 min,28天砂浆抗压强度比达99.8%.     

砂浆抗渗性和抗压强度的影响因素

通过正交试验研究了三种减水剂(改性木素磺酸钙高效减水剂GCL1—3A、木素磺酸钙减水剂和萘系高效减水剂FDN)、减水剂掺量、水灰比、灰砂比、水泥标号对砂浆抗渗性和抗压强度的影响．结果表明,减水剂种类对砂浆的抗渗性和抗压强度的影响最显著．为了提高砂浆的抗渗性和抗压强度,优化配比方案为：在32．5R标号水泥中掺入0．4％(质量分数)GCL1—3A,灰／砂和水灰的质量比分别为1：2．5和0．435．掺入GCL1—3A的硬化砂浆结构致密,开口孔隙率从空白的20．56％降低到17．06％,孔径分布均匀度从0．17上升到0．46．初步探讨表明,GCL1—3A的空间位阻和静电斥力增大了对水泥的分散作用及其缓凝作用,共同提高了混凝土的耐久性．