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木素在植物界的含量仅次于纤维素,是丰富的天然大分子有机物,占植物体的15%-36%。它是由苯丙烷结构单元通过碳-碳键 (C-C)和醚键(-O-)连接而成的三维网状高分子物质,是复杂的芳香族聚合物。由于它的芳香族性质、侧链脂肪族特性和各种功能基,木素可成为如石油一样的能源物质和重要的化工原料。木素是制浆造纸工业的副产品,有效利用木素,一方面减轻了环境污染,有利于进一步治理;另一方面开发利用可再生资源,解决资源的浪费问题。 本文以工业碱木素(麦草Soda-AQ碱木素)和麦草氧碱木素取代部分价格昂贵的化工原料合成高分子材料,开发木素的有效利用途径,具有深远的社会意义和实在的经济意义。 首先,利用红外光谱、紫外光谱、1H-NMR、13C-NMR等对麦草Soda-AQ碱木素和麦草氧碱木素的化学结构和热性质进行了研究。结果表明麦草木素是愈疮木基—紫丁香基型木素,还含有少量对-羟苯基木素单元。麦草Soda-AO碱木素含有较多的酚羟基,更适合木素-酚醛树脂的合成;麦草氧碱木素含有较多的醇羟基,更适合木素型聚氨酯的合成。利用差示扫描量热法(DSC)和热重法(TG)对两种木素的热性质进行研究,表明两种木素的玻璃化温度相差不大,提纯木素的最快热失重温度高于粗木素。 以工业碱木素取代部分价格昂贵的苯酚合成木素-酚醛树脂,研究了其对木素-酚醛树脂性能的影响及木素-酚醛树脂木材粘合剂在板材工业中的应用。结果表明工业碱木素(麦草Soda-AQ碱木素)、提纯工业碱木素、改性工业碱木素、麦草氧碱木素、工业马尾松KP木素制备的木素-酚醛树脂木材粘合剂性能低于酚醛树脂木材粘合剂,但可满足Ⅰ类胶合板生产要求。在树脂中木素取代天津轻工业学院博士学位论文苯酚比例以低于40%为宜,苯酚与甲醛比例以1:1.5左右为宜,这样有利于环境保护。在制备本素一酚醛树脂时,木素的加入使得术素.酚醛树脂玻璃化温度增加,但是增加幅度不大,对树脂热压固化性能影响不大,但木素一酚醛树脂的最快热失重温度降低较大,增加了热不稳定性。以木素取代部分苯酚合成本素一酚醛树脂,可降低树脂成本,经济效益可观。 对木素进行羟甲基化改性,然后与酚醛树脂等调制木材粘合剂,研究了其对酚醛树脂木材粘合剂性能的影响。结果表明麦草SodaAQ碱本素、麦草氧碱术素、马尾松KP木素羟甲基化改性后,改性本素含量在4the以下,配制的酚醛树脂木材粘合剂性能良好,压板最佳工艺条件为热压压力为 14kg/Cm‘,涂胶量为 240g/ffi‘,热压时间为4ndn,热压温度为150℃,胶合强度可达到国标要求,满足1类胶合板工业生产的要求。 对木素进行了羟甲基化改性,然后与液醛树脂等调制木材粘合剂,研究了其对原醛树脂木材粘合剂性能的影响。结果表明麦草Soda-AQ碱木素、麦草氧碱术素、马尾松KP本素通过羟甲基化改性后,都可以与豚醛树脂配制性能良好的木素一脉醛树脂木材粘合剂,在改性本素添加量低于30%时,胶合强度可达到国标要求,满足*类胶合板的生产。 以麦草氧碱木素、改性麦草氧碱本素合成木素一聚醚型聚氨酯,并利用增塑剂改善本素一聚醚型聚氨酯的性能。研究结果表明本素一聚醚型聚氨酯玻璃化温度高、杨氏模量高,拉伸强度较高,伸长率低,可望应用于硬质聚氨酯泡沫塑料和工程塑料。改性氧碱术素醉羟基和酚羟基含量进一步提高,更加有利于聚氨酯的合成。增塑剂的加入可进一步改善聚氨酯的性能,使玻璃化温度、杨氏模量、拉伸强度降低,伸长率提高。 以改性麦草氧碱术素合成本素一聚酯型聚氨酯,利用增塑剂改善本素一聚酯型聚氨酯的性能。研究结果表明本素一聚酯型聚氨酯 2 天津轻工业学院博士学位论文的玻璃化温度、杨氏模量高,拉伸强度较高,伸长率低,可望在硬质聚氨酯泡沫塑料或工程塑料中取得应用。利用增塑剂改善了木素一聚酯型聚氨酯的性能,使得其玻璃化温度、杨氏模量、拉伸强度降低了,伸长率提高。 研究了聚氧化乙烯/碱术素系统对新闻纸的助留助滤作用。结果表明,与防 共用时,工业碱木素及其改性产物都能提高纤维的留着,形成的絮团对剪切比较敏感,有利于纸页的成形和强度的提高。加入碱木素能显著提高纸页不透明度、撕裂度、灰份,对裂断长影响不大,白度稍有下降。