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资源短缺使得利用可再生生物质资源生产燃料及精细化学品受到了世界性的关注。废弃物的回收与可再生资源的利用,将是当代经济与社会发展的重大课题,也是对当代科学技术提出的新要求。 木质素是一种天然存在的聚合酚类高分子,广泛地存在于木本植物的组织中,是地球上第二大类天然高分子资源,仅次于纤维素。工业木质素主要来自于制浆造纸工业,每年造纸废水中约可纯化出45亿吨工业木质素,然而,大量的工业木质素被以燃料的形式低值化利用。为了提升木质素的利用价值,有学者对降解木质素制备木质素基精细化学品进行了研究。但是木质素结构的复杂性导致降解困难,降解液成分复杂致使分离成本高,降解过程中大量金属催化剂与有机溶剂的使用造成了二次污染。就目前的降解工艺与分离技术而言,通过共聚或共混的方法,直接将木质素大分子添加到热塑性聚合物中以提升材料的热力学与机械性能将更具有优势。 聚乳酸被誉为是最有希望替代合成高分子的一种生物基高分子材料,然而性脆、较弱的紫外阻隔性、低热稳定性与较差的机械性以及高生产成本等缺陷限制了聚乳酸材料的推广。聚乳酸共聚、共混材料是提升聚乳酸材料的有效途径,近年来已成为学者们研究聚乳酸材料的热点。木质素的三维网格聚酚类结构使木质素具有较高的热力学稳定性,较强的机械性能以及较强的紫外吸收,加之木质素来源丰富,价格低廉,使得木质素基聚乳酸材料成为聚乳酸新材料研究的一个重要方向。研究木质素基聚乳酸不仅可以强化木质素的综合利用研究,还可以增强聚乳酸的材料性能,对聚乳酸材料的推广起到促进作用,从而减少化石原料聚合高分子的应用。 本论文的目的在于研究木质素基聚乳酸的制备方法,同时木质素基聚乳酸材料性能进行表征。本论文中运用的两条木质素基聚乳酸的制备方法如下所述: 第一种方法是通过二异氰酸酯活性嫁接制备木质素基聚乳酸,具体的实验过程如下:首先:在路易斯酸催化下对木质素进行脱甲基化处理以提高木质素的反应活性;然后,在辛酸亚锡的催化下,以聚乙二醇为引发剂开环聚合丙交酯制备端羟基聚乳酸;其次:用甲苯-2,4-二异氰酸酯嫁接修饰端羟基聚乳酸,制备得到端异氰酸酯聚乳酸;最后,在辛酸亚锡的催化下对端异氰酸酯基聚乳酸与脱甲基木质素进行共聚,制备出木质素基聚乳酸。 第二种方法是运用顺丁烯二酸酐嫁接制备木质素基聚乳酸,具体的实验过程如下:首先,用顺丁烯二酸酐对木质素进行改性,制备木质素基多元羧酸;然后,在二甲氨基吡啶(DMAP)与N,N-二异丙基碳二亚胺(DIC)的复合催化下对端羟基聚乳酸与木质素基多元羧酸进行共聚,制备出木质素基聚乳酸。 运用1HNMR,红外透过光谱(FT-IR)以及热失重分析等对木质素基聚乳酸与中间聚合物进行了表征。分析结果表明在实验条件下木质素基聚乳酸被成功的合成。热失重结果显示,共聚木质素以后聚乳酸的热降解温度显著升高。二异氰酸酯嫁接的木质素基聚乳酸的热降解温度由277℃上升到365℃,顺丁烯二酸酐嫁接制备的木质素基聚乳酸的热降解温度由277℃上升到341℃,聚乳酸共聚或共混材料研究工作中还没有报道过如此高的热降解温度。