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高沸醇木质素的接枝共聚研究

陈耀庭  
【摘要】:随着人类对环境污染和资源危机等问题的认识不断深刻,天然高分子所具有的可再生性、可降解性等性质日益受到重视。自然界中木质素的储量仅次纤维素和甲壳素,因其结构特殊而复杂很少得到高效利用。通过木质素接枝共聚改性,对其分子设计,可以提高其附加值。高沸醇木质素(以下简称HBS木质素)是一种利用高沸醇溶剂法从植物原料中提取得到的木质素。本文采用传统的引发剂引发法和反应性挤出法,对HBS木质素与丙烯酰胺、苯乙烯和聚苯乙烯的接枝共聚反应进行了研究,将接枝共聚物作为相容剂与塑料进行共混。 以H_2O_2和FeSO_4·7H_2O为引发剂,二甲基亚砜为反应介质,在氮气保护环境下可有效地引发HBS木质素与丙烯酰胺、苯乙烯的接枝共聚反应,讨论了接枝反应过程中诸因素对产率、接枝率及接枝效率影响,确定了较佳的接枝反应条件。对于丙烯酰胺:丙烯酰胺与木质素质量比(下同)=2-4,H_2O_2 6%-14%,FeSO_4·7H_2O 1%-2%,温度40-50℃,反应时间4h时,产率可达90%以上,接枝效率80%以上。对于苯乙烯:苯乙烯与HBS木质素质量比=1,:H_2O_2 30%,FeSO_4·7H_2O 1%,反应温度35℃,反应时间4h。产率达72%,接枝率可达32%。红外光谱分析证明了接枝共聚物的生成。 利用反应性挤出技术,在熔融状态下BPO能有效地引发HBS木质素与苯乙烯的接枝共聚。红外光谱证明了HBS木质素接枝苯乙烯共聚物的存在。通过三因素三水平正交实验,确定的优化条件为:HBS木质素100份(质量),苯乙烯10份,BPO0.5份,反应温度120℃,反应时间5min,接枝率达3%以上。HBS木质素、PS和DCP在反应性挤出过程中生成接枝共聚物,红外光谱证实了接枝物的存在。 添加质量份数为2.5~15的HBS木质素及其接枝丙烯酸共聚物的PC/ABS回收料的性能测试结果表明,HBS木质素及其接枝丙烯酸共聚物提高了回收料的拉伸强度和冲击强度。拉伸强度可提高了1.7倍,冲击强度可提高了2.2倍。添加HBS木质素与丙烯酸接枝共聚物可以改善其相容性。 反应性挤出接枝共聚具有可连续生产、周期短、效率高、无溶剂、低成本等优点,有望成为木质素接枝改性的一种重要的新方法。


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