马尾松木质素的抗氧化性能优化及其在清漆中的应用

发布时间：2020-07-04 03:18

【摘要】：木质素是植物中唯一的芳香聚合物,含量仅次于纤维素,因其来源广泛、储量丰富、可再生、对环境友好,极具应用潜力。木质素分子中存在酚羟基可以有效清除自由基,具有良好的抗氧化性能,被广泛地研究并应用于聚乙烯、聚氨酯等高分子材料中延缓材料老化。然而,木质素颜色深、无规团聚、与材料相容性差等问题,导致其在材料中抗氧化效率不高、自由基清除速度慢,本课题结合木质素特点,提出复配和纳米自组装两种方法提升木质素抗氧化性能,并探索在清漆中抗紫外老化应用。首先,通过乙醇水溶液高温蒸煮马尾松木片并提纯得到木质素,利用DPPH法分析不同浓度木质素的自由基清除能力,发现木质素的DPPH自由基清除率远高于工业抗氧剂1010,略低于天然抗氧剂槲皮素。进一步优化木质素的抗氧化性能,将马尾松木质素与槲皮素复配,测试二者不同复配比例木质素/槲皮素的抗氧化效果,研究发现,低浓度下木质素/槲皮素可以发生协同抗氧化作用,木质素和槲皮素的质量比例为4:1时抗氧化性能最佳。酸、碱、紫外辐照对木质素槲皮素混合物的抗氧化效果均有影响,紫外辐照的影响最大,但是二者的混合延缓了各自紫外氧化程度。利用荧光、紫外-可见分光光度计、核磁等方法初步揭示了木质素与槲皮素协同抗氧化作用机理。小分子槲皮素与木质素复合,减弱了木质素的聚集,增大了木质素酚羟基与活性自由基的接触概率,同时木质素因其优异的紫外防护性能减弱了槲皮素的光降解,提高了槲皮素的抗紫外氧化效果。最后,对于木质素酚羟基含量高但易团聚导致自由基清除率较低等问题,本研究通过超分子自组装的方法将木质素制备成100 nm亲水性胶体球,通过改变木质素表面亲疏水结构,增大其表面有效酚羟基含量。DPPH抗氧化测试表明木质素胶体球的抗氧化效果优于木质素。将木质素及其胶体球添加到水性清漆中,探索了在涂料领域的抗紫外老化应用。研究表明,木质素及其胶体球有效地提高了清漆的紫外吸收性能和抗氧化性能。添加1 wt%木质素到清漆时UVA及UVB区(275~360 nm)紫外防护效果达到商业紫外吸收剂的水平。由于具有更高的比表面积和相容性,1 wt%木质素胶体球清漆的紫外防护效果及紫外稳定性更优于木质素清漆,同时其抗氧化性能相比于木质素清漆抗氧效果提高了81.4%,相比于原清漆抗氧效果提高了97.0%。另外,添加木质素及其胶体球对清漆的硬度、黏附力和外观没有较大影响。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O636.2;TQ631.2
【图文】：

木质素,基本结构单元,前驱体,单体

质素的组成与结构特征，才能更好地实现木质素的分的组成与结构来看，纤维素为葡萄糖分子通过复结构单元的线性高聚物，半纤维素则主要为木糖，是由羟基或甲氧基取代的苯丙烷单体通过无序聚质素最难降解难以开发应用。一般公认它由三种主要而成，这三种主要单体分别为：愈创木基丙烷（gu）、对羟基苯基丙烷（p-hydroxyphenyl propane, H）松柏醇（coniferylalcohol）、芥子醇（sinapylalcoho同时科学家也在天然野生植物中发现一些完全新的程，产生新型结构的木质素聚合物。随着对木质素入地研究进展、植物基因改良研究以及转基因技术素单体逐渐走向可能，这对实现木质素高值利用

示意图,木质素,植物细胞,示意图

第一章绪论自由基聚合反应形成了木质素大分子，在细胞壁内和细胞壁间逐渐沉积，在至少两个位点同时伴随有共价键和氢键与纤维素和半纤维素交联在一起形成木质素碳水化合物，起着强化植物细胞壁的力学强度的作用，同时木复杂的结构在植物体中发挥着输送水分营养、防虫抗病、抗菌、抗涝、抗紫外等重要的作用[14]。

【参考文献】