论文题目: 改性稻草的制备及性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料物理与化学
作者: 牛盾
导师: 孙挺,王林山
关键词: 稻草,改性,流变性,粘度,生物降解,光降解
文献来源: 东北大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着塑料污染的日益严重，可降解塑料的研究已经成为世界各国竞相开发的热点之一。本课题利用醚化改性反应对稻草进行化学改性，使其转化为具有一定热塑性的材料，并对其微观结构及物化性能进行测定。 在研究中，将纤维素改性方法应用于稻草改性，以环氧氯丙烷和氯化苄作为醚化剂，NaOH作为预处理剂、溶胀剂，以季铵盐作为相转移催化剂(PTC)，得到有一定增重率的改性稻草粉，讨论并分析了预处理前后稻草的性能及化学结构的变化，得出了稻草改性的优化反应条件，并分析了改性的可行性及其原理，从而确定了最佳改性条件：在预处理阶段，用10％的NaOH先浸泡粉碎后的稻草12h，再蒸煮1h；在苄基化改性阶段，每克稻草采用氯化苄8.00mL，水6.00mL，浓度为6.0mol／L的NaOH8.00mL，十六烷基三甲基溴化铵0.010g，在100℃下，反应4h，得到增重率为68.78％的苄基化稻草。红外光谱分析、X—ray衍射分析和差示扫描量热分析表明苄基化稻草的微观结构发生了改变，出现了147.53℃的玻璃化转化温度，在此温度以上材料就可以产生部分流动，说明稻草部分被改性成为热塑性物质。 通过对未处理稻草和苄基化改性稻草分别以不同质量分数与聚乙烯(PE)共混，测其力学性质可知，对于稻草粉末和苄基化改性稻草，随着其加入质量分数的增加，拉伸强度，弯曲强度，冲击强度都相应下降。虽然两者的力学性能均有降低，但降低幅度很小，通过比较可知苄基化改性稻草能更有效地替代聚乙烯(PE)，随加入质量分数的增大，对拉伸强度，弯曲强度，冲击强度的变化比未改性稻草的下降趋势平缓。同时，苄基化稻草与塑料共混的相应力学性能的值大于未处理稻草粉末的共混物。改性稻草与未处理稻草粉末相比更适合作为聚乙烯(PE)的填料或替代品。 用毛细管流变仪对改性后的稻草样品与聚乙烯塑料的混合物进行了流变性测定，探讨了混合物中改性稻草的含量、共混物的剪切应力、剪切速率、温度对表观粘度的影响。结果表明，改性后稻草样品与聚乙烯的混合物具有一定的流动性，属于非牛顿流体；表观粘度随着混合物中改性稻草含量的增加逐渐增加；随着温度的升高而逐渐降低；而对非牛顿指数的影响却正好相反，即混合物中改性稻草
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 我国农村农作物秸秆的分布与开发现状
1.1.1 我国秸秆的数量、分布特点
1.1.2 我国农作物秸秆的开发利用现状
1.1.3 农作物秸秆的开发利用问题
1.1.4 秸秆利用新技术及其研究进程
1.2 秸秆的组成和加工方法
1.2.1 秸秆的组成
1.2.2 秸秆的处理方法及其机理
1.3 天然纤维素的改性方法及生物降解塑料研究进展
1.3.1 天然纤维素为基质的生物降解塑料研究进展
1.3.2 天然纤维素的改性方法
1.4 纤维素的降解方式
1.4.1 化学降解
1.4.2 热降解
1.4.3 机械降解
1.4.4 光降解
1.4.5 生物降解
1.5 改性稻草的流变性研究
1.5.1 流变性测定的理论依据
1.5.2 影响流变性测定的因素
1.5.3 流变性测定方法
1.6 本论文的研究意义及内容
第二章 稻草的醚化改性研究
2.1 实验主要仪器与试剂
2.2 实验方法
2.2.1 稻草粉末制备
2.2.2 稻草预处理
2.2.3 稻草的醚化改性
2.2.4 样品结构分析
2.3 苄基化改性的结果与讨论
2.3.1 苄基化最佳反应条件的确定
2.3.2 红外光谱分析
2.3.3 X-射线衍射分析
2.3.4 改性稻草的差热分析
2.4 环氧氯丙烷改性稻草的结果与讨论
2.4.1 稻草环氧氯丙烷改性最佳反应条件的确定
2.4.2 红外光谱分析
2.4.3 X-ray衍射分析(XRD)
2.4.4 改性稻草的差热分析
2.5 小结
第三章 改性稻草与PE复合和材料的力学性质研究
3.1 实验仪器与试剂
3.2 实验方法
3.2.1 稻草与塑料(聚乙烯 PE)共混
3.2.2 稻草与塑料(聚乙烯 PE)共混物的力学性能测定
3.2.3 稻草与塑料(聚乙烯 PE)共混物的流变性能测定
3.3 结果与讨论
3.3.1 剪切应力与剪切速率关系曲线
3.3.2 粘度与剪切速率关系
3.3.3 共混物粘度与组成的关系
3.3.4 共混物粘度与温度的关系
3.3.5 温度对混合物非牛顿指数的影响
3.3.6 混合物样品含量对非牛顿指数的影响
3.3.7 苄基化稻草与 PE共混的拉伸强度
3.3.8 苄基化稻草与 PE共混的弯曲强度
3.3.9 苄基化稻草与 PE共混的冲击强度
3.3.10 环氧氯丙烷改性稻草与 PE共混的拉伸强度
3.3.11 环氧氯丙烷改性稻草与 PE共混的弯曲强度
3.3.12 环氧氯丙烷改性稻草与 PE共混的冲击强度
3.4 小结
第四章 苄基化改性稻草的光降解性能
4.1 实验仪器与试剂
4.2 实验方法
4.2.1 QUV耐候加速仪的使用
4.2.2 苄基化稻草光降解性能测定
4.3 实验结果与分析
4.3.1 光降解过程中试样失重结果分析
4.3.2 光降解过程中的红外光谱的变化
4.4 小结
第五章 苄基化改性稻草的生物降解性能
5.1 实验仪器和试剂
5.2 实验方法
5.2.1 培养基的制备
5.2.2 灭菌
5.2.3 细菌的纯种分离与培养
5.2.4 稻草生物降解的检测
5.2.5 生物降解的红外光谱检测
5.3 实验结果与分析
5.3.1 稻草生物降解过程吸光度值的变化
5.3.2 生物降解过程中的红外光谱的变化
5.4 小结
图片说明
第六章 结论
参考文献
致谢
作者简历
攻读博士学位期间已发表和待发表的主要论文
发布时间: 2006-10-25
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