再生纤维素在乳酸体系中原位接枝改性研究开题报告

 2021-08-08 14:21:56

1. 研究目的与意义

化石资源是当今世界最重要的不可再生资源,石油化工技术的进步为世界经济的飞速发展发挥了极其重要的作用。全世界的能源消耗86.9%来源于化石燃料,其他来自水力、核能和可再生能源,其中可再生能源大约占5%左右。到2020年全球能耗将增长到大约195亿t标准煤当量。按照资源探明储量和现在的需求发展速度及开采状况,化石能源走向枯竭,能源供应紧张已经是不争的事实,如何转变能源生产和供应方式,使能源供应可持续发展成为全世界关注的问题。

天然植物纤维在自然界中资源极其丰富,而且可再生,与化石资源相比,天然纤维素及其复合材料具有如下性能方面的优势:(1)生态保护性能,天然植物纤维生长周期短,对生长环境要求不高;(2)其生长过程无需农药和化肥:(3)对二氧化碳的吸收能力强,具有缓解温室效应的作用;(4)生长、收获、加工的能量消耗较少;(5)使用过程无有害的游离化学物质;(6)无需化学胶黏剂,可在一步法成型过程中与基材黏合;(7)焚烧时无毒物排放,填埋后可生物降解;(8)替代化纤和塑料等人造材料,可节约有效的石油资源;(9)可再生循环利用。

2. 国内外研究现状分析

目前对植物纤维研究的较多的还是作为主要成分的纤维素,与合成高分子的功能材料相比,纤维素功能材料所具有的环境协调性和生物可降解性使其成为目前材料研究中最为活跃的领域之一。以纤维素为原料制备热塑性高分子材料为其中的一个研究方向,由于纤维素结构中含有大量羟基形成分子间与分子内的氢键,而且其本身结晶度较高,因此不具有热塑性。使纤维素产生热塑性的方法是通过对其羟基进行化学改性(包括酯化、醚化、接枝),破坏纤维素结构中的氢键,使其具有了一定热塑性,但是由于引入的官能团较小,分子量没有明显变化,而且反应率较低使得改性纤维素热塑性不强,其热熔温度与分解温度之间只有较小的温度间隔,因此不能直接作为热塑性材料加以应用。

3. 研究的基本内容与计划

1)反应温度对再生纤维素在乳酸体系中原位接枝改性的影响。

2)反应时间对再生纤维素在乳酸体系中原位接枝改性的影响。

3)原料配比对再生纤维素在乳酸体系中原位接枝改性的影响。

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4. 研究创新点

本实验采用新的制备工艺,使用再生纤维素与乳酸为原料,控制反应条件,使乳酸脱水产生丙交酯,通过丙交酯的开环反应对木粉进行原位接枝共聚,同时经改性的再生纤维素与体系中生成的聚乳酸发生原位共混,得到 RC-g-PLA/PLA复合材料。

该方法创新性的利用PLA聚合过程中产生的中间产物丙交酯对再生纤维素进行原位化学改性,并且改性的同时还进行原位共混,无需添加任何偶联剂即得到相容性良好的复合材料,而且极大地简化了材料制备步骤。

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