1. 研究目的与意义
目的:木质纤维原料是潜在的生物质能源,有望替代不可再生的石油。作为木质纤维原料的麦草只有很少一部分被作为动物饲料或作为燃料为使用,其他的几乎都被作为农业垃圾处理掉了,不仅造成能源浪费,还给环境造成污染。采用秸秆为原料,通过球磨预处理,破坏木质纤维细胞结构,然后对秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素进行酯化改性,合成具有热塑性的改性材料。不仅能够有效的利用资源,还能避免环境污染。
意义: 采用木粉原料制备热塑性高分子,将木粉与高级脂肪酸酐在催化剂催化下酯化改性。秸秆是天然的植物纤维,纤维素高级脂肪酸酯具有加工温度低, 冲击强度大, 非极性溶剂溶解性能优良, 与疏水性聚合物有很大的相容性, 特别是在不需要增塑剂的情况下即能模塑成型的优点。因此在生物降解塑料等方面具有广阔的应用前景,未来有可能代替以石油为原料的塑料制品。通过不断的探索与研究,为最终以天然植物纤维(麦秸秆)为原料制备热塑性的材料做一些基础性的研究。
2. 国内外研究现状分析
华中农业大学利用油菜秸秆与高密度聚乙烯(HDPE)制备木塑复合材料(WPC)进行了研究。通过物理性超声波处理与化学性微波酯化结合的方法对RSRF表面进行改性并研究了RSRF改性后表面性能、化学反应性、结晶性及热性能等方面的变化。最后,酯化的RSRF与HDPE通过模压方法制备木塑片材,并评价其力学性能与吸水性能。
3. 研究的基本内容与计划
本课题主要是以农作物秸秆麦草为原料,通过对麦草进行球磨预处理,使其中含有的纤维素、半纤维素和木质素的化学键合能断裂或松散开。在尽量减少降解的前提下又能同时破坏纤维素结构中的氢键和纤维素的结晶区,提高纤维素对化学试剂的可及度及反应活性。并且探讨在同一体系下对麦草原料中的纤维素、半纤维素和木质素同时进行酯化改性,合成具有热塑性的改性材料。探寻不同反应条件下产物的热力学性能,选择最佳方案。
(1) 以麦草为原料,选择合适的工艺条件对其进行预处理。
(2) 用球磨预处理后的原料分别探索四乙基氯化铵、二甲亚砜体系最适合的反应工艺。
4. 研究创新点
1、在不分离麦草原料中纤维素、木质素和半纤维素的前提下对三大素在同一体系中同时进行酯化改性;
2、将改性后的醋酸纤维素、酯化半纤维素和木质素同时用于合成热塑性能良好的高分子材料。
