1. 研究目的与意义
双酚A型环氧树脂是目前应用最广泛的环氧树脂，由于其分子结构中含有环氧基和羟基等使其粘结强度高，其醚键具有很强的耐腐蚀性、而双酚A结构又具有特别好的耐热性和刚性，同时由于树脂固化后收缩率低、稳定性好、优良的电绝缘性、良好的加工型等优点，使得其广泛应用于电子电器、航天航空、多种金属与非金属材料的黏接、电气绝缘材料、耐腐蚀涂料、玻璃钢复合材料等的制造、化工防腐、机械制造、船舶运输及其他许多重要工业领域。但是环氧树脂也存在价格昂贵、必须加固化剂才能表现出优越的性能、传统固化剂又有毒和常温难以固化等缺点。目前我国环氧树脂固化剂的发展又出现了许多问题，如品种少,系列化程度不高；产品产量小,远不能满足市场需求,产需矛盾突出；几类重要固化剂的基础原料供应不足；固化剂品种档次低,技术落后,质量较差,难以适应用户高质化需求；国内的研究开发状况不尽如人意等。因此开发新型固化剂远比开发新型环氧树脂更为重要，本论文希望能研究开发出一种新型无毒、价格低廉且固化条件比较温和的环氧树脂固化剂，从而降低环氧树脂的生产成本，节约日益紧缺的石油资源。 木素是一种天然高分子材料，具有可再生、可循环、资源丰富、来源广泛、价格低廉等优点, 是自然界中储蓄量仅次于纤维素的生物质资源，其大分子结构中含有许多活泼氢可以参与环氧树脂的固化，大分子结构中还含有大量的苯环结构可以增加环氧树脂的耐热性。但工业木素主要来源于制浆造纸工业，由于工业木素本身结构的大分子性、复杂性及活性低而使其不到2%的作为化学工业原料被再利用。大部分木素分离浓缩后被烧掉, 既浪费了资源, 又造成了环境污染,所以怎样增加工业木素的反应活性，提高木素的综合利用价值是目前急需要解决的一个重要问题。传统活化木素的方法主要有化学法、生物方法、物理方法等，但每种方法都存在如能耗大等问题，而没有很好地工业化应用。低共熔溶剂（Deep Eutectic Solvents，DES)改性木素，是目前对木素改性方法中最新的方法。课题组前期大量的研究已表明DES能够部分降解木素，提高木素的活性。其主要优点在于DES本身绿色环保，且处理木素后的洗涤分离过程是用水或乙醇作为介质，操作简单、无污染，且DES还可以回收再利用。但是之前处理后木素的应用均是围绕酚醛树脂的改性。因此，本课题以氯化胆碱（ChCl）/丙二酸（Malonic acid，缩写MA）为原料，合成ChCl/MA DES，用其改性麦草碱木素，并将改性后的麦草碱木素不经分离直接作环氧树脂的固化剂，探讨改性工艺条件对树脂的凝胶化时间、固化物的热稳定性、机械性能等的影响，确定较优的改性工艺条件，分析改性机理，优化固化工艺，探讨固化机理，并对该固化剂体系的PH值、粘度、储存稳定性进行测试。如能成功达到预期效果，则不仅开发了一种无毒无污染、制备工艺简单的环氧树脂固化剂，还可充分利用工业木素这种废物资源，减轻环境污染，同时还可减少石油资源的利用，保护了环境，具有重要的经济意义、社会意义和环境意义。
2. 国内外研究现状分析
环氧树脂本身为线型结构，只有固化后才具有使用价值,而固化剂的结构与性质直接影响环氧树脂的应用效果，因此,国内外普遍重视新固化剂尤其是功能性固化剂的开发和研究,并且已成为当前环氧树脂领域的研究热点。 目前市场上常用的固化剂有脂肪胺、脂环胺、聚酰胺、芳香胺和酸酐类，但脂肪族胺类固化剂的挥发性大且多数有毒，在固化过程中放热量大，固化后树脂的机械强度和耐热性差；芳香族胺类固化剂价格昂贵且有毒，需要在高温条件下才能使树脂固化；聚酰胺类固化剂既可作环氧树脂的固化剂又可作增塑剂，且性能良好，但就是粘度太大，实际使用过程中不易操作；酸酐类固化剂固化的树脂中含有酯键，容易受碱侵蚀，而且必须在较高温度下烘烤才能使树脂完全固化，酸酐类固化剂固化的反应速率非常缓慢，很少单独使用。 改性木素用作纸页施胶剂。改性木素(水溶性木素、水溶性铵化木素及铵化水溶性木素)进行的纸张施胶试验结果表明，用改性木素施胶的纸比用松香施胶、白土加填的纸要好，施胶后的纸张物理强度有所增加。木质素可直接或改性后与树脂共混来制备酚-醛粘合剂。Feldman D发现木质素分子的羟基和羰基官能团和脲醛树脂(UF)中的甲氧基发生高分子间的缩合反应，以醚键和亚甲基键的形式发生连接，这一反应可显著提高UF粘合剂的粘接强度。制备木素-酚醛树脂。例如以麦草碱木素为起始原料，在碱性条件下进行硫化改性，再与酚、醛等复配制备改性碱木素-酚醛树脂以及用于封堵高温含油地层的堵剂。木质素分子可以在一定条件下参与苯酚、甲醛的缩合固化反应,因而是一种极具前途的PF替代品。 木质素可以通过共混或化学改性的方法应用于环氧树脂合成，有利于降低环氧树脂的成本。它的结构和添加量对环氧树脂的粘合性能以及固化物的热稳定性都有影响。木质素基环氧树脂的性能与商业环氧树脂还有一定差距。它与环氧树脂及固化剂共混时要解决的主要问题是木质素在共混体系的相容性；以木质素为原料合成环氧树脂时，主要是要提高木质素的反应活性。
3. 研究的基本内容与计划
1 低共熔溶剂的制备
氯化胆碱（chcl），丙二酸（malonic acid）以原料摩尔比为1：2，反应至80℃，直至反应物至透明为止，得到低共熔溶剂。
2 chcl /ma des改性木素条件的优选
4. 研究创新点
（1）通过ChCl/MA DES体系改性麦草碱木素，并对其性能进行测试，分析其作用机理。 （2）创新性地通过DES改性的木素不经分离而直接用作环氧树脂的固化剂，并对固化物的性能进行测试。
