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木质素是自然界中储量极其丰富的可再生能源,也是一种富含有苯环的生物质资源。木质素改性得到的水溶性木质素基聚合物由于具有疏水性芳香环和亲水性官能团,在工业上得到广泛的应用。而分子量是木质素基聚合物的一个重要的结构指标之一,提高木质素基聚合物的分子量可以改善其应用性能,但目前的改性方法难以使木质素基聚合物的分子量达到50000 Da以上。基于此,本文围绕了木质素的烷烃桥联改性与利用展开一系列研究工作。实验对磺甲基化木质素(AL-S)进行烷烃桥联改性,采用1,6-二溴己烷为桥联试剂,制备超高分子量的烷烃桥联磺甲基化木质素聚合物(alkAL-S),凝胶渗透色谱(GPC)测得alkAL-S重均分子量(Mw)高达201000 Da,为原料AL-S(5200 Da)的38.6倍。酚羟基测试、红外光谱和核磁氢谱结果表明,烷基链成功接入木质素的酚羟基上。而且,较高分子量的alkAL-S对水煤浆悬浮体系具有优异的分散降粘效果,制备的浆体具备较好的流动性、静态稳定性和流变性能,甚至优于萘磺酸盐甲醛缩合物(NSF)。另外,通过水和乙醇的混合溶液自组装法发现,AL-S自组装得到实心胶体球,而alkAL-S自组装得到空心纳米球,而且alkAL-S聚合物可以用于包埋农药多菌灵,X光电子能谱(XPS)和元素分析证明了这一结果。木质素基聚合物的分子量和表面带电情况等对其在固液界面的吸附特性有较大的影响,分子量的变化会影响到木质素基聚合物的三维网状结构,同时会导致亲疏水基团比例的变化,从而影响木质素基聚合物在吸附介质上的吸附行为。为了研究分子量窄分布的alkAL-S在金片表面的吸附行为,实验将alkAL-S超滤分级得到Fraction-1、Fraction-2和Fraction-3三个级分,Mw分别为5800,43600和152000 Da,多分散系指数(PDI)在1.49~1.81范围内。采用石英晶体微天平(QCM-D)研究了三个级分在金片表面的吸附行为,结果发现,当溶液体系不加盐时,三个级分在金片上的吸附量都远大于AL-S,且Fraction-1吸附量为最大,这主要是由于烷基链增强了三个级分的疏水性,且烷基链之间可以屏蔽部分静电斥力,其中Fraction-1的分子量最小,形成的聚集体较小,容易形成致密的多层吸附膜,且烷基链的作用更为明显;当体系NaCl盐浓度为0.5M时,三个级分的吸附量都大幅度提高,其中Fraction-3吸附量为最大,这主要是由于加NaCl可以有效地屏蔽其静电斥力,Fraction-3分子量最大,形成的聚集体最大,加盐之后聚集体之间的聚集程度加剧,从而吸附量提高最大。为了证明烷烃桥联改性的广泛适用性,实验采用木质素磺酸钠(LS)为原料,也通过烷烃桥联聚合制备烷烃桥联木钠(ALS),GPC结果表明ALS的Mw高达251000 Da,为目前文献报道的最高分子量。采用水和乙醇混合溶液研究ALS的自组装行为,当水/乙醇比例为1/9时,ALS自组装得到空心纳米球,当加入带有胺基官能团的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),可得到实心胶体球,SEM、TEM、DLS、XPS、元素分析和AFM研究了ALS空心球和实心胶体球的结构与形成机制,结果表明:空心球为ALS聚集体聚集而成,具有亲水性内核和疏水性壳体,当加入CTAB时,胺基会与ALS聚集体表面的磺酸根发生静电作用,屏蔽了ALS聚集体表面的静电斥力,重新组装形成实心胶体球,这说明ALS有望用于包埋带有胺基官能团的药物和食品等;当水/乙醇比例为1/3时,ALS可以自组装制备规则方块聚集体,SEM、TEM、AFM、XPS和XRD研究了规则方块聚集体的形成机理,结果表明,ALS聚集体首先聚集形成微米片,微米片又继续堆积形成规则方块聚集体。为了提高木质素基聚合物的高值化利用,将木质素作为一种材料进行研究。实验发现,木质素的苯酚结构在氧化过程会生成阳离子自由基,伴随着电子的转移过程,单空穴器件结果表明木质素磺酸钠具有空穴迁移率。所以,将LS和ALS掺杂导电聚合物PEDOT,并作为太阳能电池的空穴传输材料(HTL),器件结构为ITO/HTL/PTB7:PC71BM/Al,结果发现,含有更多酚羟基的LS制备的PEDOT:LS的光伏性能优于PEDOT:ALS,最高效率PCE达到5.19%。接着,采用烷烃桥联的方法将间苯三酚引入LS,制备烷烃桥联酚化木钠(PLS);将制备的PEDOT:PLS和PEDOT:LS作为太阳能电池的HTL,器件结构为ITO/HTL/PTB7-Th:PC71BM/PFN/Al,结果发现,PEDOT:PLS-1:2对应的光伏器件PCE高达8.37%,与PEDOT:PSS-4083的性能(8.34%)相当,远高于PEDOT:LS的性能(7.1%)。