1. 研究目的与意义
关键的科学问题:
(1)探讨改性木质素木质素基聚氨酯薄膜机械性能以及热稳定性的影响,不断优化得到最佳合成工艺路线,制备具有优良的机械性能以及热稳定性的木质素聚氨酯薄膜;
(2)通过氧化降解来增加木质素酚羟基的含量,从而提高其在mannich反应中的活性,来得到高羟值木质素氨基多元醇,并将其用于木质素聚氨酯薄膜的制备,最终得到具有更好机械性能的木质素聚氨酯薄膜。
2. 国内外研究现状分析
未改性木质素制备聚氨酯薄膜
木质素替代部分多元醇制备聚氨酯薄膜,在充当交联剂的同时还提高了硬链段的含量,增加了聚氨酯薄膜的交联密度。从而改善了聚氨酯薄膜的性能。
乙酸木质素基聚氨酯薄膜
杨威、敖日格勒、蹇发伟用乙酸制浆法提取木质素,以乙酸木质素,聚乙二醇(peg)和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)为原料合成了聚醚型聚氨酯薄膜。采用ftir、tga、dsc和拉伸试验对薄膜的结构和性能进行了研究。结果表明,peg的链段长度是影响薄膜性能的主要因素。随着peg链段长度的增加,聚氨酯材料的玻璃化转变温度降低,热分解温度升高;采用链段较长的聚乙二醇的薄膜,刚性小,引入peg400的薄膜断裂伸长率最大可达292%当木质素含量达到30%时,薄膜的拉伸强度和伸长率大幅度下降。
3. 研究的基本内容与计划
木质素聚氨酯薄膜的制备及其性能的研究
探讨木质素含量和异氰酸指数对木质素基聚氨酯薄膜性能的影响,以过氧酸木质素为原料替代聚乙二醇,以n,n-二甲基甲酰胺(dmf)和丙酮为混合溶剂,与甲苯二异氰酸酯(tdi)反应,采用溶液浇注法制备木质素聚氨酯薄膜。通过对其拉伸性能,热稳定性能,玻璃态转变温度,以及导热系数的测定,确定最佳的木质素含量和异氰酸指数。
通过对木质进行氧化降解来提高其酚羟基的含量,从而提高在mannich反应中的反应活性,最终得到较高羟值的木质素胺基多元醇,并利用其制备木质素聚氨酯薄膜。其中包括探讨双氧水含量、反应温度以及反应时间对降解木质素酚羟基含量的影响,来确定最佳的降解反应条件。以及木质素氨基多元醇羟值的测定,和最后利用木质素氨基多元醇制备木质素基聚氨酯薄膜,并对薄膜的拉伸性能,热稳定性能,玻璃态转变温度进行表征。
4. 研究创新点
在木质素基聚氨酯薄膜中加入了纳米材料,使得木质素基聚氨酯薄膜具有可降解及抗菌性。发挥了我国木质素资源丰富的优点,大大的减少了对于石油产品的依赖性,同时也节约了能源,降低了能耗。
