TEMPO氧化纤维素反应性能的研究开题报告

 2021-08-08 21:27:26

1. 研究目的与意义

TEMPO是一种稳定的氮氧自由基,具有猝灭单线态氧捕获自由基和选择性氧化功能,在医药化工食品工业生物学农业及轻纺工业等领域有较为广泛的应用。TEMPO具有弱氧化性,在有机合成中可作为各种醇和多元醇类氧化反应的催化剂。在含TEMPO的共氧化体系存在下,伯醇和仲醇同时存在时,可以只选择氧化伯羟基,体现其良好的氧化选择性。其中,由TEMPO/NaBr/NaClO组成的氧化体系选择性良好,反应条件温和,反应过程简单,反应速率高,避免降解。此外该体系是一个循环再生的氧化体系,反应时只需加入催化量TEMPO。TEMPO作为催化剂加入到NaClO和NaBr水溶液中,可形成共氧化体系TEMPO/NaBr/NaClO。研究表明,该体系对纤维素C6位伯醇羟基具有良好选择性,而对C2C3位仲醇羟基无作用。但实验处理方式条件也会影响反应进程,所以该体系对不同反应条件的规律还有待研究确定。

2. 国内外研究现状分析

tempo/nabr/naclo氧化体系对纤维素c6位羟基能够选择性氧化,而且反应条件温和,反应过程简单,近年来,tempo/nabr/naclo催化氧化体系是纤维素改性领域的研究热点之一。

作为均相催化剂,tempo虽然表现出良好的催化活性和选择性,但反应后难以回收,无法循环使用,严重制约催化体系应用。用tempo氧化体系处理浆料不仅可催化氧化纤维素,同时可作用于木素,半纤维素等非纤维素组分,并将它们脱出。tempo氧化体系可促进纤维润胀,降低纤维角质化倾向,使纤维更柔软,从而降低打浆能耗。ma等研究发现,利用tempo氧化体系催化氧化tmp可改变其木素结构并有效脱出木质素。naclo或naclo/nabr也能改变木素结构去除木素,但当temponabrnaclo共用时,脱木素能力提高约15%。milanovie等用tempo氧化体系对大麻纤维进行改性,结果表明,该氧化体系可有效去除非纤维素组分,其中,木素含量降至1.95%。

采用tempo/nabr/naclo体系在一定的条件下催化氧化水溶性多糖,在反应初始的一段时间内,会产生大量的醛基,时间控制在5-15分钟,而当时间增加后,醛基会迅速向羧基移动。次氯酸钠有效氯14.18g/mol脱水糖单元,温度在15oc或者低于15oc,ph8-10.5,每摩尔脱水单元c6位醛基官能团可以提高15%,同时羧基含量达到最小化。

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3. 研究的基本内容与计划

研究的具体内容:

1.针对纸浆利用tempo氧化过程的工艺条件变化对产物的影响进行研究;

2.探索不同温度、不同氧化剂用量等产物的影响;

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4. 研究创新点

1.研究不同氧化环境条件下tempo氧化的纤维素性能变化。

2.探究验证tempo氧化针叶浆的最适宜条件。

3.利用naclo2氧化纤维素后测羧基含量间接测量醛基含量。

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