木质素及其复合物在环氧树脂胶粘剂中的应用研究

发布时间：2017-10-27 16:13

  本文关键词：木质素及其复合物在环氧树脂胶粘剂中的应用研究

  更多相关文章： 稻壳 木质素 二氧化硅 环氧树脂

【摘要】：随着化石资源短缺和环境污染严重,以可再生资源替代化工原料是人类保持可持续发展的重要课题。木质素作为生物降解材料及生物基化学品的主要来源,越来越受到世界各界的普遍关注。木质素含有大量不同的官能团,但对于每一个具体的反应都显示出低活性的缺陷。本论文以工业木质素为原料,碱催化解聚液相木质素,降低相对分子质量,增加活性官能团。再以稻壳为原料,制备了木质素/二氧化硅复合物及其解聚的木质素/硅酸钠复合物,系统地研究了各种材料替代双酚A合成环氧树脂对其性能的影响,取得了较好的研究成果。1.碱催化解聚木质素,替代双酚A直接参与环氧树脂的聚合反应。在Na OH浓度为15 wt%,250 o C解聚反应1.5 h,木质素分子中酚羟基含量由解聚前0.5%提高到2.11%。解聚前后的木质素替代20 wt%的双酚A合成环氧树脂,其环氧值分别为0.37和0.82,与纯环氧树脂的环氧值0.73相比,变化明显;解聚前后木质素基环氧树脂的最大拉伸强度分别为1.16和2.66 MPa,解聚后产品拉伸强度大于纯环氧树脂的2.18 MPa,同时,热分解温度比纯环氧树脂提高了18 o C,热稳定性增加。2.碱溶稻壳木质素和二氧化硅,制备木质素/硅酸钠混合溶液,再用酸调整体系的p H,制备不同比例的木质素/二氧化硅复合物。当p H=3.5时,复合物中木质素和二氧化硅的比例接近1:1,复合物中木质素的酚羟基含量达到3.36%,替代20 wt%的双酚A合成的环氧树脂,环氧值和拉伸强度分别为0.831和2.68MPa,是纯环氧树脂的114%和123%。3.碱催化解聚木质素/硅酸钠复合物后,替代双酚A原位合成环氧树脂。当环氧氯丙烷与双酚A比例为9:1,木质素/硅酸钠复合物添加量为35 wt%时,合成环氧树脂环氧值为1.42,拉伸强度为3.98 MPa,分别是纯环氧树脂的194%和183%,而未解聚木质素/二氧化硅基环氧树脂的环氧值和拉伸强度分别为0.64和1.92 MPa。我国是农业大国,稻壳资源丰富,其中木质素和二氧化硅占40 wt%,系统开发其作为化学品替代双酚A合成环氧树脂,具有重要的研究价值和产业化开发前景。
【关键词】：稻壳 木质素 二氧化硅 环氧树脂
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O636.2;TQ433.437
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 概述11
• 1.2 木质素11-16
• 1.2.1 木质素的结构11-13
• 1.2.2 木质素的提取13-15
• 1.2.3 木质素的降解利用15-16
• 1.3 木质素的特性16-18
• 1.3.1 接枝共聚与自由基反应16
• 1.3.2 表面活性16-17
• 1.3.3 粘合性17-18
• 1.3.4 螯合性和迟效性18
• 1.3.5 吸附性18
• 1.4 木质素在高分子材料中的应用18-20
• 1.4.1 木质素酚醛树脂胶粘剂18-19
• 1.4.2 木质素合成聚氨酯19
• 1.4.3 木质素与环氧类化合物的聚合19-20
• 1.5 环氧树脂20-22
• 1.5.1 环氧树脂20
• 1.5.2 环氧树脂特性20
• 1.5.3 环氧树脂的类型20
• 1.5.4 合成方法及制备20-21
• 1.5.5 环氧树脂的性能及应用特点21
• 1.5.6 环氧树脂应用领域21
• 1.5.7 环氧树脂胶粘剂21-22
• 1.6 本论文的研究内容及意义22-24
• 第2章 木质素基环氧树脂的合成及其性能的研究24-43
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验部分25-27
• 2.2.1 实验试剂以及仪器25-26
• 2.2.2 木质素的解聚26
• 2.2.3 解聚木质素基环氧树脂的合成26
• 2.2.4 样品的表征26-27
• 2.3 结果与讨论27-33
• 2.3.1 木质素酚羟基和羟甲基含量的变化27-29
• 2.3.2 解聚木质素的红外表征29-30
• 2.3.3 木质素的形貌变化30-31
• 2.3.4 木质素和解聚木质素的热性能分析31-33
• 2.4 木质素基环氧树脂的结构和形貌表征33-41
• 2.4.1 木质素基环氧树脂的红外表征33-34
• 2.4.2 木质素基环氧树脂的SEM分析34-35
• 2.4.3 木质素基环氧树脂的TG和DTA分析35-37
• 2.4.4 木质素基环氧树脂的环氧值37-39
• 2.4.5 解聚木质素基环氧树脂的拉伸性能分析39-41
• 2.5 小结41-43
• 第3章 稻壳基木质素/二氧化硅复合物增强环氧树脂胶粘剂的研究43-60
• 3.1 引言43
• 3.2 实验部分43-47
• 3.2.1 实验试剂及仪器43-44
• 3.2.2 原材料44
• 3.2.3 稻壳的预处理44-45
• 3.2.4 木质素/二氧化硅复合物的制备45-46
• 3.2.5 木质素/二氧化硅基环氧树脂的合成46
• 3.2.6 样品的表征46-47
• 3.3 结果与讨论47-59
• 3.3.1 pH对复合物中木质素和二氧化硅比例的影响47-48
• 3.3.2 木质素/二氧化硅复合物的XRD分析48-49
• 3.3.3 木质素/二氧化硅复合物的热性能分析49-50
• 3.3.4 木质素/二氧化硅的红外分析50-51
• 3.3.5 木质素/二氧化硅复合物的SEM和TEM分析51-53
• 3.3.6 合成木质素/二氧化硅基环氧树脂53-54
• 3.3.7 木质素/二氧化硅基环氧树脂的红外表征54
• 3.3.8 木质素/二氧化硅基环氧树脂的热性能分析54-56
• 3.3.9 木质素/二氧化硅基环氧树脂的TEM分析56-57
• 3.3.10 木质素/二氧化硅基环氧树脂的环氧值57-58
• 3.3.11 木质素/二氧化硅基环氧树脂的拉伸性能分析58-59
• 3.4 小结59-60
• 第4章 解聚木质素/硅酸钠原位合成环氧树脂胶粘剂及其性能的研究60-71
• 4.1 引言60
• 4.2 实验部分60-63
• 4.2.1 实验仪器以及试剂60-61
• 4.2.2 原材料61
• 4.2.3 稻壳的预处理61
• 4.2.4 水热解聚木质素/硅酸钠碱液61-62
• 4.2.5 解聚木质素/二氧化硅基环氧树脂的合成62-63
• 4.2.6 样品的表征63
• 4.3 结果与讨论63-70
• 4.3.1 水热解聚木质素/硅酸钠碱液的酚羟基含量63-65
• 4.3.2 环氧树脂和木质素/二氧化硅基环氧树脂的红外表征65
• 4.3.3 环氧树脂及木质素/二氧化硅基环氧树脂的热性能分析65-68
• 4.3.4 木质素/二氧化硅基环氧树脂的环氧值和拉伸强度68-70
• 4.4 小结70-71
• 第5章 结论与展望71-72
• 参考文献72-82
• 硕士期间发表的论文82-83
• 致谢83

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本文编号：1104235