乙酸木质素改性聚氨酯胶黏剂的合成和性能研究
发布时间：2021-12-10 21:36
传统的聚氨酯胶黏剂由异氰酸酯与多元醇的聚合反应制备,对多种材料有着良好的化学粘结力,应用广泛。但由于其反应原料来自石油化工,具有不可再生、价格高昂和环境污染等问题,因此寻找环境友好来源广泛的生物质原料替代多元醇备受关注。木质素来自生物质,作为制浆和生物炼制的副产物,产量巨大,且其化学结构中具有酚/脂肪族羟基等官能团,具有替代多元醇制备胶黏剂的潜在价值。通常,木质素结构复杂,因其来源和分离工艺而异。乙酸木质素是一种有机溶剂木质素,在某些有机溶剂中溶解性较好,这有助于改善界面相容性和反应改性。本文以甘蔗渣为原料,经苯醇混合液抽提后,用乙酸精炼方法制备乙酸木质素。然后对提取的木质素的碳水化合物含量、元素组成、分子量、灰分含量等进行测定分析,再利用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR和31P-NMR对其官能团进行表征,探讨其结构和性质。结果表明木质素中水分仅含2.32%,灰分仅含1.56%,总羟基含量达4.21 mmol/g。对于前面分离的乙酸木质素,进一步脱甲基化或者羟甲基化改性,提高木质素羟基的含量,来提高木质素作为多元...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
木质素中的主要连接
第二章乙酸木质素的提取及表征17AAL2.321.56纯化的乙酸蔗渣木质素所含水分和灰分较少，有利于后续的改性及胶黏剂应用。2.4.3木质素相对分子量及其分布表2-5乙酸木质素的相对分子量及其分布样品MnMwPDAAL421279161.88木质素分子量与提取工艺有关，是高分子物质的重要参数。乙酸蔗渣木质素的数均分子量为4212，重均分子量为7916，多分散系数为1.88，与文献报道的接近，说明乙酸蔗渣木质素的质量分布存在一定的不均一性。2.4.4木质素甲氧基含量及元素分析表2-6乙酸木质素的元素分析和甲氧基含量样品C(%)H(%)O(%)Methoxyl(%)C9表达式AAL57.215.3537.4414.63C9H8.18O3.92(OCH3)0.99利用HS-GC及元素分析仪分别测出乙酸蔗渣木质素的甲氧基含量及C、H、O元素的比例并算出该木质素的C9表达式。C9单元分子量为209.59，C9表达式为C9H8.18O3.92(OCH3)0.99。2.4.5木质素FT-IR分析图2-1乙酸蔗渣木质素(AAL)的红外光谱谱图
华南理工大学硕士学位论文18由图2-1的FT-IR特征峰可知，在1600cm-1和1510cm-1有明显的芳香环振动峰，说明木质素在提取分离过程中保留了苯环的基本骨架。此外，在1126cm-1处还存在芳香核C-H伸缩振动(紫丁香基)，也符合木质素的基本特征。3400cm-1代表羟基伸缩振动峰，而2850cm-1则是甲氧基特征峰，木质素后续的结构改性可以通过观察这两个基团峰的变化，来判断是否改性成功。木质素红外各峰与对应结构之间的关系如表2-7所示。表2-7乙酸木质素的FT-IR特征峰及归属特征峰归属波数/cm-1O-H伸缩振动3400甲基，亚甲基中的C-H伸缩振动2926甲氧基中的C-H对称伸缩振动2850芳环振动1600，1510甲基中脂肪族C-H和酚羟基O-H伸缩振动1370芳香核C-H伸缩振动(紫丁香基)11262.4.6木质素的1H-NMR分析图2-2乙酸蔗渣木质素的1H-NMR谱图在木质素1H-NMR分析中，选取的定量内标为苯甲醛(10μL)，特征峰值出现在10.0ppm处，对应于所选内标苯甲醛中的-CHO质子。8.0~7.0ppm处的共振峰归属于木质素和内标的芳族质子。4.1~3.0ppm处的宽质子信号对应于木质素中脂肪族/芳香族甲氧基的质子，换算积分得到的乙酸蔗渣木质素甲氧基含量为：12.16mmol/g。2.4~1.5ppm处的峰是乙酰氧基质子的对应峰，根据苯甲醛的相对分子质量，对应其积分可用于换算木质素的总羟基含量。换算得到的乙酸蔗渣木质素总羟基含量为：6.36mmol/g。
【参考文献】：
博士论文
[1]湿固化聚氨酯文物加固材料的制备与应用[D]. 赵星.西北大学 2019
[2]基于碱木质素改性产物的聚氨酯材料的合成与性能研究[D]. 周万鹏.华南理工大学 2017
硕士论文
[1]木质素基聚氨酯材料的制备及其性能表征[D]. 刘芬.华南理工大学 2015
[2]改性草浆碱木质素合成聚氨酯胶黏剂的研究[D]. 王婧.东北林业大学 2012
本文编号：3533435
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
木质素中的主要连接
第二章乙酸木质素的提取及表征17AAL2.321.56纯化的乙酸蔗渣木质素所含水分和灰分较少，有利于后续的改性及胶黏剂应用。2.4.3木质素相对分子量及其分布表2-5乙酸木质素的相对分子量及其分布样品MnMwPDAAL421279161.88木质素分子量与提取工艺有关，是高分子物质的重要参数。乙酸蔗渣木质素的数均分子量为4212，重均分子量为7916，多分散系数为1.88，与文献报道的接近，说明乙酸蔗渣木质素的质量分布存在一定的不均一性。2.4.4木质素甲氧基含量及元素分析表2-6乙酸木质素的元素分析和甲氧基含量样品C(%)H(%)O(%)Methoxyl(%)C9表达式AAL57.215.3537.4414.63C9H8.18O3.92(OCH3)0.99利用HS-GC及元素分析仪分别测出乙酸蔗渣木质素的甲氧基含量及C、H、O元素的比例并算出该木质素的C9表达式。C9单元分子量为209.59，C9表达式为C9H8.18O3.92(OCH3)0.99。2.4.5木质素FT-IR分析图2-1乙酸蔗渣木质素(AAL)的红外光谱谱图
华南理工大学硕士学位论文18由图2-1的FT-IR特征峰可知，在1600cm-1和1510cm-1有明显的芳香环振动峰，说明木质素在提取分离过程中保留了苯环的基本骨架。此外，在1126cm-1处还存在芳香核C-H伸缩振动(紫丁香基)，也符合木质素的基本特征。3400cm-1代表羟基伸缩振动峰，而2850cm-1则是甲氧基特征峰，木质素后续的结构改性可以通过观察这两个基团峰的变化，来判断是否改性成功。木质素红外各峰与对应结构之间的关系如表2-7所示。表2-7乙酸木质素的FT-IR特征峰及归属特征峰归属波数/cm-1O-H伸缩振动3400甲基，亚甲基中的C-H伸缩振动2926甲氧基中的C-H对称伸缩振动2850芳环振动1600，1510甲基中脂肪族C-H和酚羟基O-H伸缩振动1370芳香核C-H伸缩振动(紫丁香基)11262.4.6木质素的1H-NMR分析图2-2乙酸蔗渣木质素的1H-NMR谱图在木质素1H-NMR分析中，选取的定量内标为苯甲醛(10μL)，特征峰值出现在10.0ppm处，对应于所选内标苯甲醛中的-CHO质子。8.0~7.0ppm处的共振峰归属于木质素和内标的芳族质子。4.1~3.0ppm处的宽质子信号对应于木质素中脂肪族/芳香族甲氧基的质子，换算积分得到的乙酸蔗渣木质素甲氧基含量为：12.16mmol/g。2.4~1.5ppm处的峰是乙酰氧基质子的对应峰，根据苯甲醛的相对分子质量，对应其积分可用于换算木质素的总羟基含量。换算得到的乙酸蔗渣木质素总羟基含量为：6.36mmol/g。
【参考文献】：
博士论文
[1]湿固化聚氨酯文物加固材料的制备与应用[D]. 赵星.西北大学 2019
[2]基于碱木质素改性产物的聚氨酯材料的合成与性能研究[D]. 周万鹏.华南理工大学 2017
硕士论文
[1]木质素基聚氨酯材料的制备及其性能表征[D]. 刘芬.华南理工大学 2015
[2]改性草浆碱木质素合成聚氨酯胶黏剂的研究[D]. 王婧.东北林业大学 2012
本文编号：3533435
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