改性玉米淀粉基生物胶黏剂的绿色制备与机理研究

发布时间：2021-04-16 13:40

　　为了解决石油基胶黏剂有毒有害及原材料日益短缺的问题,本论文采用玉米淀粉、木素、有机硅、衣康酸等绿色生物质原料,在合成过程中不使用或较少使用有机溶剂,分别制备了两种不同的可降解、无挥发性毒物的生物基胶黏剂,即木素改性玉米淀粉制备生物胶黏剂和衣康酸-有机硅改性玉米氧化淀粉胶黏剂。首先,采用淀粉和木素为原料,以水为溶剂,制备木素改性玉米淀粉制备生物胶黏剂（St-SLS）。实验探讨了不同因素条件对该胶黏剂的粘度和干胶合强度的影响,并得出最佳制备工艺条件如下:m_（H2O）/m_（St）为15:1,m_（SLS）/m_（St）为0.15:1,m_（APS）/m_（St）为0.02:1,反应温度为80℃,反应时间为6h,p H=3～5时,在上述条件下St-SLS胶黏剂的粘度为1434m Pa·s,干胶合强度可以达到3.229MPa。另外,实验采用多种测试表征手段对淀粉和木素在引发剂作用下的反应机理进行研究。通过FT-IR以及UV-VIS图谱分析证明了淀粉接枝了木素,通过TG分析说... 

【文章来源】：齐鲁工业大学山东省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

淀粉基本化学结构

第1章绪论61.3木质素在胶黏剂制备中的应用木质素是目前仅次于纤维素的第二大生物质原料，其基本结构单元为苯丙烷，按照单体不同可分为三类：愈创木基木质素（G）、紫丁香基木质素（S）、对羟基苯基木质素（H）。木质素具有良好的性能：（1）木素具有酚羟基、醇羟基等多种官能团（图1.2），羟基中的氢原子、羧基中的氢原子、α-H原子、酚羟基邻位和对位上的氢原子，均是活泼氢原子，可以与多种物质发生化学反应；（2）木素的网状结构有利用提高材料的力学强度和热稳定性[26]；（3）木素中邻苯二酚结构上的酚羟基能够终止光热等氧化产生的自由基，提高材料的抗氧化能力、热稳定性和耐水性能[27-29]；（4）木素添加到聚合物中，其固有的特性使该材料具有生物降解性；（5）具有其他性能，例如无毒、耐候、优良的热塑性和光稳定性、抗微生物等[30]。图1.2木素的化学结构、基团及连接方式木质素广泛存在于植物体内，与纤维素、半纤维素等交织在一起，自然界中没有单独存在的木质素，这也是木质素难以高效利用的主要原因。在制浆造纸工业中，木质素及其衍生物常以黑液的形式排放掉，这不仅造成环境污染，而且浪费了相当多的木质资源。迄今为止，全球每年生产的工业木质素仅有20%得到有效利用。木质素分子中含有酚羟基、醇羟基、甲氧基、羧基、共轭双键等众多不同类型的活性基团，同时具备无毒无害、生无可降解、可持续发展等环境友好性优点，被视为优良的绿色环

强度达到0.7MPa，24h吸水率为31%。时君友[42]等人采用有机硅改性酚醛树脂（PF）制备胶黏剂来压制稻秸秆人造板，有机硅改性PF胶黏剂压制的稻秸秆人造板，其各项力学性能均满足《GB/T4897.3-2003刨花板》的标准要求，甲醛释放量均低于0.5mg/100g。综上所述，大多数有机硅应用于改善胶黏剂强度或耐水性，都是以共混的形式添加；但是涉及有机硅与淀粉合成反应的研究不多，且对反应机理解释不够清楚。1.5衣康酸在胶黏剂制备中的应用衣康酸，又称亚甲基丁二酸，是一种有机不饱和二元酸，具有活泼的化学性质，其分子结构式如图1.3所示。目前国内外衣康酸的生产方式都主要采用衣康酸曲霉和土曲霉发酵法，由此可见，衣康酸是一种可持续发展的绿色生物基化工原料，并且被美国能源部称之为十二种最有价值的生物基平台化合物之一，并且应用在在乳胶漆和纸涂料上，具有广阔的发展前景。衣康酸作为一种基础生物质化学品，在分子结构上含有两个羧基和一个不饱和双键，可以进行酯化和自由基共聚等化学反应。中科院宁波材料所朱锦团队关于衣康酸生物基热固性树脂的研究发表过相关报道。MaS[43]等人以衣康酸（IA）和环氧氯丙烷图1.3衣康酸分子结构

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3141537