论文部分内容阅读
本项目在国家“863”计划项目(批准号:2002AA322050)的资助下,以天然可再生资源木质素(衍生物)为原料,利用木素聚酚类三维网状的无定形结构特点,通过其与人工高分子材料的共混、共聚等发泡基础研究,探讨了木质素(衍生物)发泡条件、产品性能以及降解特性。试验结果表明:(1)高纯木质素与LDPE-EVA共混的粘度表现出非牛顿流体的假塑性流体。木质素含量、增容剂含量、温度、LDPE/EVA对木质素/LDPE-EVA共混体的流变特性如最大扭矩、平衡扭矩以及塑化时间等都有显著的影响。经正交试验优化得出20份木质素和10份增容剂与55/45的LDPE/EVA在150℃下共混可以得到流变性能优异的共混体。(2)当共混材料中增容剂含量为10份时,共混材料表现出如下特性:拉伸强度和断裂伸长率分别达到35.66MPa及23.58%,较未加增容剂分别提高了26.6%和65.7%;从1725～1800cm-1范围内羰基特征吸收峰接近消失以及3438～3440cm-1范围内的羟基波数的增加暗示了共混材料中氢键缔合的发生;共混物在100℃附近的吸热峰较未加增容剂时降低了近2℃,相容性得到了提高;木质素在基体中进一步分散,结晶度增加,从而阻止木质素的团聚,增加了两相的相容性。(3)木质素与LDPE-EVA在一定条件下经共混、造粒等工序可经模塑发泡,且效果较好。综合考虑发泡材料的力学强度与泡孔结构,确定10份增容剂增容20份木质素与55/45的LDPE-EVA共混并加入1份交联剂、2份发泡剂所得的发泡材料具有0.6～0.9MPa的拉伸强度、40～60%的断裂伸长率和小于0.1MPa的压缩强度,泡孔均匀。(4)在160～170℃,20份木质素磺酸钙与GR-4110G多元醇互溶2小时得到羟值为450～550mgKOH/g、粘度在500～1000mPa.s的木质素多元醇。所得木质素多元醇通过红外光谱图表明在1750cm-1附近有新的酯羰基生成,并且在1600cm-1含有木质素的芳香环和1110cm-1的聚醚链,表明木质素磺酸钙与聚醚多元醇在互溶过程中有化学键的接合。(5)木质素多元醇与MDI进行发泡时,当稳定剂L580含量为1.2%、An/Sn为2:1时胺类催化剂加量为0.4%以及异氰酸酯指数为1.1时,所得木质素型聚氨酯泡沫具有9～10Kg/m3的泡沫密度及13.7～15kPa的压缩强度。从木质素型聚氨酯发泡材料的红外光谱可以看出不仅在1535cm-1附近含有聚氨酯的特征官能团-NH-,又含有木质素和MDI的芳香基吸收峰。而从泡沫图片可以看出木质素型聚氨酯发泡材料的泡孔结构较一般聚氨酯发泡材料的泡孔要大,而且其泡沫骨架结构要粗。(6)木质素基发泡材料在受控堆肥条件下发生了明显的降解行为,供试样品的降解迟滞阶段(7～8天)较聚乙烯对照品(14天)有了明显的提前,但仍迟于淀粉正对照(3天);每天由于降解所释放的CO2也要高7～8g。同时,木质素基热塑发泡由于属于共混发泡与共聚发泡的木质素型聚氨酯相比每天多释放1～2gCO2,因而具有更好的降解性。充分利用天然可再生的木质素资源,开展改性木质素基发泡材料的应用基础研究,对于开发新型可降解发泡材料具有非常重要的意义。