碱木质素制缩水甘油醚的合成工艺研究开题报告

 2021-08-08 14:20:40

1. 研究目的与意义

木质素是一种环境友好的生物质可再生资源, 通过磺化、羟甲基化、酚化、氧化、胺化、接枝共聚、脱甲基化等化学反应改性,可改善木质素的性质,广泛应用于脲醛树脂、酚醛树脂、聚氨酯、环氧树脂及离子交换树脂等合成树脂材料中,这就为将其用于环氧树脂合成创造了条件。木质素用于环氧树脂合成有利于实现木质素的高值化利用;且木质素的化学改性利用及其在合成树脂中的应用技术进展,不仅会带来合理利用资源的好处, 还将有力地促进如造纸废液的治理, 在很多范围内有很好的社会效益。

2. 国内外研究现状分析

木质素是一种存在于大部分陆地植物木质部分、含量仅次于纤维素的复杂天然高分子化合物原料,广泛存在于高等植物细胞壁中,大约占陆地生物量的1/3。且木质素是自然界惟一能提供可再生芳香基化合物的非石油资源,其分子中含有芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、羧基、共轭双键等众多不同种类的化学活性功能基团,同时又具有可再生、可降解、无毒等优点,因而被视为优良的绿色环保型化工原料,其应用开发越来越受到国内外研究人员的重视。

木质素是一类由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接的无定形高聚物,木质素中存在三种类型的结构单元如图1-1所示,即愈创木酚基丙烷结构单元,紫丁香基丙烷结构单元和对羟苯基丙烷结构单元。

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3. 研究的基本内容与计划

以碱木质素为主要原料,对其羟甲基化改性;改性后的碱木质素在碱性条件下与环氧氯丙烷合成木质素缩水甘油醚粗品,通过精制处理得到目标产品。

计划:①先进行碱木质素甲基化改性工艺研究;②采用正交设计的方法,进行木质素合成缩水甘油醚反应工艺参数研究;③进行木质素缩水甘油醚粗品精制工艺研究;④进行反应产物分析表征。

4. 研究创新点

木质素分子结构中存在较多潜在的反应活性中心,且研究表明, 利用木质素可合成多种高分子材料并具有生物可降解、环境友好等特点。不同来源的木质素由于分子结构复杂, 化学组成、分子质量差异较大, 导致利用木质素合成高分子材料的方法及材料性能的稳定性存在很大差异, 从而限制了木质素在高分子材料领域的大规模工业化应用。

根据木质素自身的化学结构、组成等特点, 选择适当的生物、化学方法有针对性地对不同来源的木质素适当降解并加以改性, 提高木质素相对分子质量分布的均一性以及在不同反应介质中的相容性、反应活性, 同时通过复配技术改善木质素基高分子材料的性能, 将是今后实现木质素在高分子材料中大规模高附加值、高性能化应用的技术关键。
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