木质素接枝聚乳酸的结构与功能研究
发布时间：2021-11-27 16:32
聚乳酸（PLA）是目前环境友好高分子材料中最为重要的可生物降解聚合物之一,具有良好可生物降解性和生物相容性。然而,由于其较慢的结晶速率、较差的耐热性和较差抗紫外线性能等缺点限制了其应用。物理共混是一种简便而又实用的方法来实现聚乳酸性能的提升,因此,改性剂的选择就显得尤为重要。木质素是自然界第二大丰富的天然大分子,具有一定的耐热性、抗菌活性和抗紫外线的性能,但其作为改性剂填料在聚酯基体分散程度差从而难以发挥改性效果。通过合成木质素接枝聚乳酸的方法,可以改善木质素在聚乳酸中的分散性,若接枝的聚乳酸为右旋聚乳酸（PDLA）还可能引入立构复合晶,进一步改善其结晶性能。本论文工作主要采用烷基化木质素接枝右旋聚乳酸,再将其作为改性剂与左旋聚乳酸共混,研究改性剂本身及其共混物的热性能、结晶性能以及降解性能,阐明结构与性能间的关系。具体工作内容如下:1、为改善木质素在聚乳酸基体中的分散性,利用一溴代正十二烷对木质素进行烷基化反应,得到烷基化木质素,再以其为引发剂,开环聚合右旋丙交酯合成出一系列组分可控的木质素接枝右旋聚乳酸（LGPDn）。2、研究不同分子量LGPDn的溶解性、抗紫外能力、热稳定性、结晶...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１４木质素羟基功能化的化学反应??
?北京化工大学硕士学位论文???２．３结果与讨论??２．３．１木质素羟基含量的分析??研宄木质素的羟基含量以便知晓其活性基团的定量，在对其进行化学改性时，明??确相关试剂的用量，确保下一步反应的完全进行。图２－３是乙酰化木质素的屮ＮＭＲ??谱图，经过乙酰化反应后，木质素分子结构上的活泼氢芳香族酚羟基和脂肪族醇羟基??可以在核磁谱图中定位，并能于其他基团明确区分开，以便于计算木质素羟基含量。??ｎｉｎｇｉｌＪ〇＾＼??ＨＨ?°?〇??Ｕ?夕丨丨ｇｎｉｎ??７?６?５?４?３?２?１??Ｃｈｅｍｉｃａｌ?Ｓｈｉｆｔ?／?ｐｐｍ??图２－３乙酰化木质素的１ＨＮＭＲ谱图??Ｆｉｇ．?２－３?ＮＭＲ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ａｃｅｔｙｌａｔｅｄ?ｌｉｇｎｉｎ??从图２－３可见，化学位移在１．２６?ｐｐｍ的ａ峰可归属于木质素分子结构侧链上的次??甲基氢原子的吸收峰，化学位移在２．０６?ｐｐｍ的ｂ峰归属于木质素分子结构中的醇羟基??乙酸酯氢原子的吸收峰，ｃ峰化学位移在２．２９?ｐｐｍ，其归属于木质素的酚羟基乙酰化??反应接上的乙酸酯氧原子的吸收峰，化学位移在３．８］?ｐｐｍ、６．９６?ｐｐｍ可分别归属于木??质素特征峰甲氧基吸收峰和苯环上氢原子吸收峰。根据核磁谱图中木质素羟基乙酰化??后的吸收峰与内标物吸收峰的积分面积确定木质素中羟基的总含量，具体如下式式??（２－１）：??＝?３Ａ／：?１２Ｎｔｍｓ?式（２－１）??其中Ｓ为总羟基乙酰化后吸收峰的积分面积，ＳＴＭＳ为内标物吸收峰积分面积，Ｎ??１８??
?北京化工大学硕士学位论文???一?乙敵木质素???质素??Ｊ＾Ａ??２５?２６?２７?２８?２９?３０?３１?３２?３３??Ｅｌｕｔｉｏｎ?ｔｉｍｅ?／?ｍｉｎ??图２－７乙酰化木质素和烷基化木质素的ＧＰＣ谱图??Ｆｉｇ．?２－７?ＧＰＣ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ａｃｅｔｙｌａｔｅｄ?ｌｉｇｎｉｎ?ａｎｄ?ａｌｋｙｌａｔｅｄ?ｌｉｇｎｉｎ??从图２－７可看出烷基化木质素分子量分布较宽，分子量较高于乙酰化木质素，通??过计算烷基链的分子量和乙酰基分子量，明显烷基链的分子量更高，图中的结果与计??算结果相符，也可证实烷基化反应成功。??２．４本章小结??本章主要是对实验所需样品改性修饰，主要工作如下：??（１）通过酸析法提纯木质素，然后将木质素乙酰化，通过核磁谱图测定其活性??官能团羟基含量，了解木质素结构，便于下一步反应。??（２）以异丙醇溶液为溶剂，碱性条件下用一溴代正十二烷修饰所提纯的木质素，??以烷基化反应改性木质素为烷基化木质素，通过核磁磷谱、核磁氢谱、ＡＴＲ－ＦＴＩＲ及??ＧＰＣ分析表征所改性木质素的结构及分子量分布，证实烷基化反应成功，得到了所预??期结构的改性木质素。??２２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于共聚焦显微拉曼光谱的毛竹细胞结构和成分研究[J]. 李晓丽,周斌雄,张怡,姚炎明,何勇. 光谱学与光谱分析. 2016(02)
[2]红外光谱技术快速预测杨木中木质素含量的研究[J]. 麻馨月. 林产工业. 2015(11)
[3]木质素结构分析方法研究进展[J]. 武小芬,苏小军,陈亮,陈静萍,王克勤. 可再生能源. 2015(02)
[4]聚乳酸改性研究进展[J]. 朱茂电,戚亚光. 广东化工. 2010(03)
[5]生物降解聚合物的研究和产业化进展及展望[J]. 李孝红,袁明龙,郝建原,周绍兵,邓先模,黄志镗. 高分子通报. 2008(08)
[6]基于热红联用分析的木质素热裂解动力学研究[J]. 姚燕,王树荣,郑赟,骆仲泱,岑可法. 燃烧科学与技术. 2007(01)
[7]生物可降解聚乳酸的改性及其应用研究进展[J]. 曹燕琳,尹静波,颜世峰. 高分子通报. 2006(10)
[8]可生物降解聚合物的现状及生物降解性研究[J]. 那天海,宋春雷,莫志深. 功能高分子学报. 2003(03)
[9]生物降解聚合物的研究概况及应用前景[J]. 肖荔人. 福建化工. 2001(03)
本文编号：3522664
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１４木质素羟基功能化的化学反应??
?北京化工大学硕士学位论文???２．３结果与讨论??２．３．１木质素羟基含量的分析??研宄木质素的羟基含量以便知晓其活性基团的定量，在对其进行化学改性时，明??确相关试剂的用量，确保下一步反应的完全进行。图２－３是乙酰化木质素的屮ＮＭＲ??谱图，经过乙酰化反应后，木质素分子结构上的活泼氢芳香族酚羟基和脂肪族醇羟基??可以在核磁谱图中定位，并能于其他基团明确区分开，以便于计算木质素羟基含量。??ｎｉｎｇｉｌＪ〇＾＼??ＨＨ?°?〇??Ｕ?夕丨丨ｇｎｉｎ??７?６?５?４?３?２?１??Ｃｈｅｍｉｃａｌ?Ｓｈｉｆｔ?／?ｐｐｍ??图２－３乙酰化木质素的１ＨＮＭＲ谱图??Ｆｉｇ．?２－３?ＮＭＲ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ａｃｅｔｙｌａｔｅｄ?ｌｉｇｎｉｎ??从图２－３可见，化学位移在１．２６?ｐｐｍ的ａ峰可归属于木质素分子结构侧链上的次??甲基氢原子的吸收峰，化学位移在２．０６?ｐｐｍ的ｂ峰归属于木质素分子结构中的醇羟基??乙酸酯氢原子的吸收峰，ｃ峰化学位移在２．２９?ｐｐｍ，其归属于木质素的酚羟基乙酰化??反应接上的乙酸酯氧原子的吸收峰，化学位移在３．８］?ｐｐｍ、６．９６?ｐｐｍ可分别归属于木??质素特征峰甲氧基吸收峰和苯环上氢原子吸收峰。根据核磁谱图中木质素羟基乙酰化??后的吸收峰与内标物吸收峰的积分面积确定木质素中羟基的总含量，具体如下式式??（２－１）：??＝?３Ａ／：?１２Ｎｔｍｓ?式（２－１）??其中Ｓ为总羟基乙酰化后吸收峰的积分面积，ＳＴＭＳ为内标物吸收峰积分面积，Ｎ??１８??
?北京化工大学硕士学位论文???一?乙敵木质素???质素??Ｊ＾Ａ??２５?２６?２７?２８?２９?３０?３１?３２?３３??Ｅｌｕｔｉｏｎ?ｔｉｍｅ?／?ｍｉｎ??图２－７乙酰化木质素和烷基化木质素的ＧＰＣ谱图??Ｆｉｇ．?２－７?ＧＰＣ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ａｃｅｔｙｌａｔｅｄ?ｌｉｇｎｉｎ?ａｎｄ?ａｌｋｙｌａｔｅｄ?ｌｉｇｎｉｎ??从图２－７可看出烷基化木质素分子量分布较宽，分子量较高于乙酰化木质素，通??过计算烷基链的分子量和乙酰基分子量，明显烷基链的分子量更高，图中的结果与计??算结果相符，也可证实烷基化反应成功。??２．４本章小结??本章主要是对实验所需样品改性修饰，主要工作如下：??（１）通过酸析法提纯木质素，然后将木质素乙酰化，通过核磁谱图测定其活性??官能团羟基含量，了解木质素结构，便于下一步反应。??（２）以异丙醇溶液为溶剂，碱性条件下用一溴代正十二烷修饰所提纯的木质素，??以烷基化反应改性木质素为烷基化木质素，通过核磁磷谱、核磁氢谱、ＡＴＲ－ＦＴＩＲ及??ＧＰＣ分析表征所改性木质素的结构及分子量分布，证实烷基化反应成功，得到了所预??期结构的改性木质素。??２２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于共聚焦显微拉曼光谱的毛竹细胞结构和成分研究[J]. 李晓丽,周斌雄,张怡,姚炎明,何勇. 光谱学与光谱分析. 2016(02)
[2]红外光谱技术快速预测杨木中木质素含量的研究[J]. 麻馨月. 林产工业. 2015(11)
[3]木质素结构分析方法研究进展[J]. 武小芬,苏小军,陈亮,陈静萍,王克勤. 可再生能源. 2015(02)
[4]聚乳酸改性研究进展[J]. 朱茂电,戚亚光. 广东化工. 2010(03)
[5]生物降解聚合物的研究和产业化进展及展望[J]. 李孝红,袁明龙,郝建原,周绍兵,邓先模,黄志镗. 高分子通报. 2008(08)
[6]基于热红联用分析的木质素热裂解动力学研究[J]. 姚燕,王树荣,郑赟,骆仲泱,岑可法. 燃烧科学与技术. 2007(01)
[7]生物可降解聚乳酸的改性及其应用研究进展[J]. 曹燕琳,尹静波,颜世峰. 高分子通报. 2006(10)
[8]可生物降解聚合物的现状及生物降解性研究[J]. 那天海,宋春雷,莫志深. 功能高分子学报. 2003(03)
[9]生物降解聚合物的研究概况及应用前景[J]. 肖荔人. 福建化工. 2001(03)
本文编号：3522664
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