乙酰化木质素/聚乳酸复合材料的制备及表征文献综述

 2022-01-30 22:35:11

全文总字数：9183字

乙酰化木质素/聚乳酸复合材料的制备及表征

摘要：

木质素是结构复杂的三维高分子网状结构化合物，含有较多的活性官团，其中含有大量的醇羟基和酚羟基。木质素本身具有较多的氢键和复杂的网络结构，使其在填充高分子时往往不能很好的与基质相容，故需要对木质素进行改性。乙酰化改性是将木质素中的羟基用乙酰基取代，可改善木质素与聚乳酸（PLA）的相容性，使得木质素在聚乳酸（PLA）中分散较为均一，减少对聚乳酸连续性的破坏，从而使得木质素/聚乳酸复合材料的断裂伸长率、耐冲击强度、拉伸强度等力学性能得到改善，使其热变形温度升高，改性后的木质素疏水性能增加。

关键词

乙酰化 木质素 聚乳酸

1、引言

木质素是自然界中唯一提供芳香基团的非石油基化合物，它和纤维素，半纤维素共同构成植物的骨架，是广泛存在于植物细胞壁中的一种天然物质。木质素在自然界中的存量非常丰富，仅次于纤维素和甲壳素，是第三大量的天然有机物。在造纸废液中，通常会含有大量的木质素，这些木质素直接排放到环境中，不仅浪费资源，还对环境造成污染。长期以来，大量的木质素用于直接燃烧，造成了资源的浪费。因此，对木质素进行高效利用，对环境和经济都有重大的意义。

目前，大部分的塑料都是由石油基制的，塑料的使用给我们的生活带来了巨大的便利，但同时由于石油制塑料的难降解性和不可再生性，给我们的生活环境带来了许多的问题。白色污染，化石能源的枯竭和能源危机的加剧，使得开发和利用生物资源成为研究的热点。聚乳酸是由淀粉、纤维素、多糖等经水解、发酵等制得乳酸再经聚合而制得的高分子材料，具有生物可降解性，生物相容性，是具有前景的环境友好材料。然而，PLA具有小的断裂伸长率，小的耐冲击强度，低的热形变温度，低的紫外光性能等缺点而未被广泛利用。

近年来，有不少的研究以木质素为填料加入到高分子聚合物中，以期望能改善材料的韧性，增加材料的硬度，减少疲劳效应，改善高分子网络的连接性。木质素与聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯醇（PVA）相容性较好，直接共混可改善材料的性能。但木质素与聚乳酸的相容性较差，直接共混，导致了复合材料的拉伸强度、断裂伸长率等力学性能下降。对木质素进行乙酰化改性，将木质素中的羟基用乙酰基取代，可增加木质素与聚乳酸的相容性，改善木质素/聚乳酸复合材料的力学性能。

木质素的概述

2.1木质素的来源与分类

木质素广泛存在木质部细胞中的纤维与半纤维之间，是植物细胞壁的重要组成部分，通过形成交织网来硬化细胞壁，能够使木质部维持极高的硬度，以形成植株的形态，承载整株植物的重量，并形成较强的抗压能力。木质素在细胞壁中的存在，提高了细胞壁的隔水性，植物抵抗病毒的能力。木质素在不同种类的植物中含量是不同的：在木本植物中，木质素占25％～30％；在草本植物中，木质素占16％。不同生长阶段的植物，木质素的含量也是不同的，通常在成熟阶段的植物中含量较高。

木质素每年的产量在已经高达60000 亿吨，大部分的木质素被直接燃烧，资源的利用率低。工业上，木质素主要存在于造纸废液中，造纸行业在利用纤维的时候，产生了大量的木质素，这部分木质素大部分被直接排放到环境中，不仅浪费资源，还造成了环境的污染。随着石油资源的日益枯竭，木质素作为可再生资源，对木质素的开发利用具有重大意义。

木质素的结构较为复杂，根据植物的种类，生长状况的不同，所含的木质素的种类不同，但木质素物理、化学性质的不同，主要是因采用了不同的提取方式，在木质素的分离过程中，通常都会造成键的破坏，使木质素性能改变。在制浆造纸的过程中，不同的制浆方法，废液中所含的木质素不同。亚硫酸盐制浆，得到不溶性的木质素磺酸盐。在碱性条件下的硫酸盐制浆可以得到木质素硫酸盐和碱木质素。对木材进行酸水解，可将木质素中的纤维成分溶解，木质素以沉淀方式留下，采用盐酸水解，则得到盐酸木质素，采用硫酸水解则得到硫酸木质素。

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