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龍力木質素在高性能材料中應用取得新突破

作者:龍力生物來源:深圳熱線網 瀏覽次數: 日期:2019-04-19

摘要:

顺盈彩票开户目前,我國造紙和生物乙醇工業每年會產生超過2000萬噸的工業木質素,但98%以上的工業木質素被直接燃燒,資源的有效利用率極低,市場應用價值也較低[2]。龍力顺盈彩票开户生產的木質素采用玉米芯廢渣通過生物法加工而成

顺盈彩票开户 深圳熱線2019.4.19訊:

顺盈彩票开户 為降低對化石資源的依賴并減少環境污染,生物質資源的高效利用越來越受到重視。木質素是植物界中僅次于纖維素的最豐富的有機高分子化合物,據估計每年全世界可生產600億噸木質素,它與纖維素和半纖維素一同構成植物的基本骨架。由于木質素是一種天然的生物大分子,具有熱值高、可降解、無毒害、再生速度快、優良的光熱穩定性和抗微生物、抗紫外輻射與抗老化等特點,可用于燃料、農用薄膜、塑料和橡膠的穩定劑和代替無機填料作為填充劑[1]。目前,我國造紙和生物乙醇工業每年會產生超過2000萬噸的工業木質素,但98%以上的工業木質素被直接燃燒,資源的有效利用率極低,市場應用價值也較低[2]。龍力顺盈彩票开户生產的木質素采用玉米芯廢渣通過生物法加工而成。

顺盈彩票开户 傳統的熱塑性彈性體(Thermoplastic Elastomer, TPE)生產技術難度大,成本高,抗熱氧老化和抗紫外老化性能不足,通常需要加入小分子的抗氧劑和光穩定劑,存在噴霜、遷移、抽出等問題,具有一定毒性且會造成環境污染。近日,華南理工大學邱學青教授領導的生物質資源化工團隊以龍力顺盈彩票开户生產的高純度木質素為原料,在木質素基彈性體復合材料領域進行了系列探索,其制備的木質素基TPE材料性能優越,結果發表在ACS Sustainable Chem. Eng 上[2]。邱教授團隊針對熱塑性彈性體存在的問題,以龍力木質素為塑料相,以非極性聚乙烯彈性體POE為橡膠相,制備了木質素基熱塑性彈性體復合材料(圖1)。通過在木質素與POE相界面間構建仿生能量犧牲鍵,有效促進了木質素粒子在POE中的分散,平均粒徑從3 μm降至300 nm,且提高了界面相容性,平均界面作用力從228 mN/m提高到425 mN/m,復合材料拉伸強度和斷裂韌性比未構建能量犧牲鍵的分別提高了60%和80%以上[2,3],實現了木質素對非極性聚烯烴類材料既增強又增韌的效果。多層級的納米微相分離和動態能量犧牲鍵作用是復合材料強度和韌性同時提高的原因。所得木質素基熱塑性彈性體復合材料性能可滿足大部分現有TPE材料的使用要求[3]。

顺盈彩票开户 圖1 木質素基TPE制備及變形機理示意圖[3]

聚氨酯彈性體具有很好的抗拉強度、抗撕裂強度、耐沖擊性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性等優點。主要用作涂覆材料(如軟管、墊圈、輪帶、輥筒、齒輪、管道等的保護)、絕緣體、鞋底以及實心輪胎等方面。邱教授團隊將改性木質素作為大分子硬段,在聚氨酯彈性泡沫中構建動態氫鍵作用,可明顯提高聚氨酯彈性泡沫的強度和彈性[4];同時將少量金屬配位鍵引入到木質素與丁腈橡膠的相界面中,可大幅度提高橡膠的強度和韌性,在木質素替代50%的炭黑填料后,力學性能和高溫耐油性能明顯優于純炭黑填料的橡膠[5],為木質素的高值化應用奠定了良好的理論和應用基礎。

顺盈彩票龍力生物顺盈彩票开户股份有限顺盈彩票开户(簡稱:龍力生物,股票代碼:002604)成立于2001年6月。顺盈彩票开户是以玉米芯、玉米為原料,采用現代生物工程技術生產功能糖、淀粉及淀粉糖等產品,并循環利用功能糖生產中產生的玉米芯廢渣生產第 2 代燃料乙醇等新能源產品及木質素等高分子材料產品的生物質綜合利用企業(圖2)。

顺盈彩票开户 龍力生物利用玉米芯生產功能糖所產生的殘渣來制備木質素,生產工藝條件溫和,未經過高溫、高壓、強酸、強堿等高強度破壞,保留了天然高分子結構,所得木質素分子量較大、羥值較高。溫和的工藝條件決定了該法制備的木質素具有較好的性能及豐富的羥基結構,可與異氰酸酯反應制備聚氨酯;也可以替代多元醇,在聚氨酯產品中的用量為5-50%之間,可制備出附加值較高的工程塑料,也可以加工成泡沫材料、涂料和膠粘劑;另外,木質素也可作為添加劑應用于聚氨酯產品,提升產品的綜合性能。

顺盈彩票开户 圖2 龍力玉米全株循環經濟產業鏈

顺盈彩票开户 龍力生物所生產酶解木質素的主要性能指標見表1。其中木質素含量在90 %以上,糖分含量小于1%,活性酚羥基含量不小于10%。滿足指標的酶解木質素與異氰酸酯反應可增加木質素的相容性。

表1 玉米芯酶解木質素性能指標

項目

木質素含量/%

殘余糖分/%

顺盈彩票开户 分子量(Da)

酚羥基%

灰分/%

數值

≥85

≤5

顺盈彩票开户 1000-3000

≥10

顺盈彩票开户 ≤5.0

顺盈彩票开户 對于木質素在聚氨酯產品中的應用,不僅可以替代部分資源緊缺的石油化工制品,又能幫助酶解生物質原料提高經濟效益,將為豐富的生物質資源綜合利用做出重大貢獻。

參考文獻

[1]周寶文,哈成勇,沈敏敏,莫建強.木質素先進材料的研究進展[J].廣州化學,2012,37(01):63-69+77

[2] 中國聚合物網 http://www.polymer.cn/sci/view.aspx?id=15312

[3] Jinhao Huang,  Weifeng Liu, Xueqing Qiu. High Performance Thermoplastic Elastomers with Biomass Lignin as Plastic Phase. ACS Sustainable Chem. Eng. 2019, 7, 6550-6560

[4] Shengyu Wang, Weifeng Liu , Dongjie Yang , Xueqing Qiu. Highly Resilient Lignin-Containing Polyurethane Foam. Ind. Eng. Chem. Res. 2019, 58, 1, 496-504

[5] Haixu Wang, Weifeng Liu, Jinhao Huang , Dongjie Yang, Xueqing Qiu.Bioinspired Engineering towards Tailoring Advanced Lignin/Rubber Elastomers. Polymers 2018, 10(9), 1033

所屬類別: 行業新聞

該資訊的關鍵詞為:龍力生物  木質素  生物質能源  玉米循環經濟產業鏈 

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