不同体系中木粉的热塑性研究开题报告

 2021-08-08 20:35:42

1. 研究目的与意义

随着煤、石油和天然气等不可再生资源日渐枯竭以及各国对环境污染问题的日益重视,将储量丰富且可再生的木质纤维类生物质资源转化为新能源、新材料以及化工产品已成为解决资源和环境问题的重要趋势之一,如生物柴油、燃料乙醇和木塑复合材料等产品的开发均可减少人们对石油产品的依赖和对环境的污染。木质纤维类生物质的主要组分为纤维素、半纤维素和木质素,将这3种物质同时进行化学改性,是高效利用木质纤维类生物质尤其农林废弃物的重要途径之一。木质纤维资源是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。然而,木质纤维的复杂结构使其难以溶于普通溶剂,阻碍了对它的高效利用。溶解全组分木质纤维有助于木质纤维的全组分分离及在均相体系中的改性利用。

传统的化学改性造成了分子结构变化,使得材料丧失了某些原有的优良特性,其缺点是改性工作量大,过程比较复杂,在改性过程中,可能存在用到的某些有机试剂回收难还有污染问题。因此,有必要探索一种简单、效率高、经济环保,又可实现木质纤维原料热塑化的新方法。本研究尝试利用纤维素溶剂对木质纤维原料的氢键屏蔽作用,降低木质纤维原料结晶度,从而实现扶桑木粉的热塑性改性。

2. 国内外研究现状分析

1.植物纤维/塑料共混 目前国内外在提高植物纤维和聚合物之间的界面粘结性能,改善两者之间的相容性方面投入精力较大,如添加适量的相容剂、偶联剂或植物纤维表面改性剂等。

2.工艺应用 可见在天然植物纤维降解塑料的研究中,其各种成型工艺已经较为成熟,且在工业领域有的已经大量运用。其中的挤出注塑工艺,操作简单且产品尺寸稳定可重复性,在未来的塑料的加工中其作用必将越来越重。木塑复合材料具有木材和塑料的优良性能,其原材料来源广泛,成本低,绿色环保等特点被人们关注,同时良好的物理性能,防腐、防霉、防虫蛀等特点,使其在很多应用领域可以替代传统木材和塑料。我国的木塑是个年轻的产业,与北美传统的木塑大国差距明显,具有很大的发展上升空间,我国森林人均占有量偏低,木塑材料的出现为解决我国木材供应矛盾提出了有效方案。

3.木质纤维改性处理 为了解决植物纤维与塑料问的极性相差大,相容性差的问题,科学家提出各种物理化学手段对植物纤维进行处理,降低其表面极性。

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3. 研究的基本内容与计划

内容:不同体系中木粉的热塑性研究。本研究以扶桑枝条出发,经球磨后使木粉不同条件下溶解于纤维素溶液中。然后将球磨木粉与纤维素溶液共混物进行捏合处理,使得溶剂小分子协同捏合机强大的剪切力进一步破坏木质纤维其高密度氢键形成的结晶结构。探讨木粉改性最佳的条件以及方法,制备热塑性木粉。

计划:(1)1月中下旬3月上旬:查阅文献; (2)3月上旬-3月中下旬:第一种溶剂体系中,木粉热塑性研究; (3)3月中下旬-4月上旬:第二种溶剂体系中,木粉热塑性研究;

4. 研究创新点

本研究尝试利用纤维素溶剂对木质纤维原料的氢键屏蔽作用,降低木质纤维原料结晶度,从而实现扶桑木粉的热塑性改性。

从扶桑枝条出发,经球磨后使木粉不同条件下溶解于纤维素溶液中。然后将球磨木粉与纤维素溶液共混物进行捏合处理,使得溶剂小分子协同捏合机强大的剪切力进一步破坏木质纤维其高密度氢键形成的结晶结构。探讨木粉改性最佳的条件以及方法,制备热塑性木粉。

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