木质素基生物纳米复合材料的界面改性及性能表征开题报告

1. 研究目的与意义

研究的目的：1.利用物理方法处理木质素后，可以解决木质素在聚乳酸基体中的分散性问题。2.利用化学方法，获得改性后的木质素，从而改善木质素与聚乳酸基体之间界面问题。3.在聚乳酸基体中加入木质素，获得聚乳酸和木质素共聚或共混材料，对于木质素进行二次利用，可以实现对生物质资源的再利用; 同时利用木质素的网状结构能够提高聚乳酸的热稳定性等材料性能。

研究的意义：木质素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，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，通过共聚或共混的方法，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。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。而木质素来源丰富，价格低廉，将木质素加入聚乳酸中成为聚乳酸新材料研究的一个重要方向。

2. 国内外研究现状分析

li等和quyang等分别对磺酸盐木质素聚乳酸和纤维素酶解木质素聚乳酸复合材料进行了可混性研究。示差扫描量热分析^[23]或者扫描电镜分析^[1]表明，对于聚乳酸基体，木质素是一种可行的填料且傅里叶红外光谱分析^[1]表明聚乳酸中的幾基和木质素中的经基之间形成了分子间氢键作用。尽管如此，由于聚乳酸和木质素之间的相容性有限，木质素聚乳酸复合材料的力学性能远低于纯聚乳酸。这次我们将对木质素聚乳酸复合材料进行界面改性研究。并首先对木质素填充入聚乳酸中对木质素聚乳酸复合材料的力学性能，形貌，热性能进行了研究并探索了该复合材料的性能。

luliana spiridon通过将由软木（lb）和硬木（lo）和pla获得的两种木质素熔融混合而获得新的生物塑料。木质素的加入改善了pla的热稳定性以及由young mod-ulus和charpy冲击强度值评估的机械性能。pla-木质素复合材料的sem显微照片表明木质素和pla基质之间具有良好的粘附性。加速风化对pla木质素复合材料的弹性性能没有显着影响。然而，它们的拉伸和冲击强度缓慢下降。所有复合材料的吸水能力都有所增加，pla/lb材料具有最高的吸水能力。所有材料（特别是pla和pla/lb复合材料）在风化后的自由表面能都增加，而含木酚素的复合材料在紫外线照射后热性能受影响较小。研究结果表明，pla和木质素（来源于自然资源的聚合物）的适当匹配允许开发呈现比原材料本身更高价值的新环境友好材料.

oihana gordobil等人在实验中，使用了两种不同的木质素，从杏仁壳提取的商品碱性木质素和木质素。原始和乙酰化木质素被用作pla填料。木质素的乙酰化过程得到成功，产率高，而且混合物两组分之间的相容性得到改善。所有木质素均呈现高纯度，多糖含量很低。乙酰化木质素具有比原始木质素更低的tg和更高的热稳定性。木质素的加入极大地提高了pla的热稳定性，但不利于pla的结晶行为。尽管需要更详尽的测试，但乙酰化木质素的添加似乎阻止了pla的水解降解。随着木质素含量的增加，pla的力学性能变差;然而，pla/乙酰化木质素共混物的性能仍然与纯pla相似。在所有情况下，断裂伸长率均增加。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：1.物理改性：利用球磨机，将原生木质素与不同种类的分散剂混合后球磨，得到改性后的木质素：（1）.原生木质素 （2）.原生木质素 tnwdis （3）.原生木质素 tween 80 （4）.原生木质素 span 80

2.化学改性：（1）.木质素的胺化 （2）.木质素的季胺化 （3）.木质素的酯化

3.复合材料的制备：通过溶液共混法制备木质素/聚乳酸复合材料，并将其铺成薄膜，以便于性能的检测。

4. 研究创新点

利用不同的物理方法与化学方法，对木质素进行改性，使其的表面性能的改变和化学结构的改变，与聚乳酸混合的更均匀，并对其进行性能的表征。