木粉酯化改性制备生物基塑料开题报告

1. 研究目的与意义

由于煤、石油、天然气等不可再生资源的日渐枯竭以及世界各国对环境恶化的重视，以可再生的生物质原料替代石化原料合成新型高分子材料越来越受到关注。木质纤维是地球上最丰富最廉价且符合可持续发展要求的可再生资源。中国是世界上农林废弃物产出量最大的国家之一，约有7亿吨，但是绝大部分农林废弃物被作为一种垃圾被丢弃或者焚烧，这种处理方法不仅对生态环境造成了污染，同时也不符合发展循环经济，建设资源节约和环境友好型社会的基本要求。自从20世纪70年代石油危机之后如何开发各种新能源，转化利用巨大的木质纤维资源，已成为许多国家正在积极探索的课题。对木质纤维进行改性来制备热塑性材料既可以合理回收利用大量农林废弃物，又能减少石油化工产品的使用量，降低对环境的污染。

2. 国内外研究现状分析

国内外学者对木塑复合材料作了大量研究，主要集中在木粉的改性、以及塑料与木粉的界面改性上。然而这类研究，只是把木质纤维作为填充材料，其材料本身还是以塑料为主，不能够充分利用木质纤维。除此以外，木质纤维利用更为广泛的便是制浆造纸，但是该过程只利用了原料中的纤维素与半纤维素，而木质素则随着制浆的过程被分离变成黑液排放。这样不仅造成了浪费而且污染环境。因此可以说目前对秸秆纤维中三大素（纤维素、木质素、半纤维素）的综合利用还没有真正实现。

3. 研究的基本内容与计划

本课题以木质纤维为原料，采用球磨干磨方式对木质纤维原料进行预处理，通过行星式高能球磨机球磨可以很好地破坏纤维素的晶体结构，得到低结晶度的纤维素或者结晶区完全被破坏的无定形纤维素，显著地提高后期的纤维素水解效率。通过DMSO/TEAC溶解体系对球磨后的样品进行溶解润胀，使TEAC能够充分渗透到木质纤维的结晶区和非结晶区，以达到破坏结晶区中氢键的作用，考察在不同溶解时间不同温度条件下对后续步骤的影响。再选用DMAP作为催化剂，利用丁二酸酐在不同反应时间和温度下对适当溶解后的木粉进行非均相改性，以制备具有一定热塑性的材料。

4. 研究创新点

对木质纤维进行改性来制备热塑性材料既可以合理回收利用大量农林废弃物，又能减少石油化工产品的使用量，降低对环境的污染。在前景上来说，是个十分值得研究的项目。