氯化胆碱/尿素低共熔离子液处理木质素及在脲醛树脂中的应用开题报告

 2021-08-08 22:55:45

1. 研究目的与意义

工业木质素来自于造纸工业废液,是极具潜力的可再生资源,利用可再生资源代替石油产品作为合成胶粘剂的原料是发展趋势。但由于其分子量分布不均,结构复杂,反应活性低,目前只有不足1%作为有机化学资源被再利用。从木材工业胶粘剂的使用情况看,目前用量最大的仍为脲醛树脂胶粘剂,但其中游离甲醛的产生及其使用过程的不断释放,愈来愈引起环保学家和消费者的关注。因此从长远发展来看利用可再生资源代替石油产品作为合成胶粘剂的原料是必然的发展趋势,如果能以木素替代一部分甲醛,就可以在一定程度上缓解资源紧张的问题,而且还能减轻环境污染。如何提高木质素的反应活性,提高木质素综合利用价值是目前迫切需要解决的一个关键问题。传统的活化木质素的方法主要是化学法,如羟甲基化法,脱甲基化法碱性条件下的酚化改性法等是公认的三种有效方法,但因能耗大和强酸的腐蚀性等原因也没有进一步工业化;随着科学技术的发展,科研人员越来越多的采用更加环保的技术手段来处理木质素,期望在木质素回收利用的过程中,避免对环境造成二次污染。这种思想的贯彻,使得木质素的整体应用成为现阶段绿色化学的重要研究方向之一。

低共熔离子液体是由两种或多种成分组成的低共熔混合物,具备典型离子液体的特点:蒸气压低,导电性高,化学性质稳定,零饱和蒸气压,室温呈液态等,且制备过程简单,原料易得,价格低廉,是一种更为绿色的离子液体,有望成为绿色化学化工领域新的研究热点。本研究采用氯化胆碱/有机盐体系制备低共熔离子液体处理木质素,研究低共熔离子液体对木质素作用的机理,并将该系统用于脲醛树脂的改性中,探讨其对脲醛树脂性能的影响。

若能成功使用工业碱木素改性脲醛树脂,则不仅大大降低胶粘剂中的甲醛释放量,也可充分实现木质素变废为宝的目的。

2. 国内外研究现状分析

木质素作为自然界中数量仅次于纤维素的一种天然高分子物质,是一种极具潜力的资源。具有无毒、价廉、能被微生物降解的特性,目前在塑料、橡胶、轻工、采矿以及农业上均具有较好的前景。

利用木质素可改善脲醛树脂的性能,生产成本低,同时游离甲醛含量低,污染小。代本才等采用木质素磺酸钠改性脲醛树脂,不仅降低了游离甲醛含量,而且拓宽了木质素的利用途径。曹阳等对木质素改性脲醛树脂胶黏剂的研究发现,当木质素质量分数为40P%时, 其脲醛胶黏剂可达到国家Ⅱ类胶的水平。具有良好以羟甲基化的麦草类碱木质素与尿素反应合成的木质素脲醛胶黏剂,综合性能较好,适合于胶合板的生产。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

本研究采用氯化胆碱/有机盐体系低共熔离子液处理木质素,通过测试木素分子量的变化,表面化学键断裂及官能团变化,观察表面形貌、表面自由基变化,研究低共熔离子液体对木质素的作用机理,并将该系统用于脲醛树脂的改性中,探讨其对脲醛树脂性能的影响。

1 氯化胆碱系低共熔离子液体的制备

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4. 研究创新点

本研究采用氯化胆碱/有机盐体系制备低共熔离子液体处理木质素,研究低共熔离子液体对木质素作用的机理,并将该系统用于脲醛树脂的改性中,探讨其对脲醛树脂性能的影响。

若能成功使用工业碱木素改性脲醛树脂,则不仅大大降低胶粘剂中的甲醛释放量,也可充分实现木质素变废为宝的目的。
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