毕业设计论文木粉苄基化改性制备复合材料的研究.doc

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1、evaluation of scientific development. Nature security type-nature security is to maintenance people of health value for target, through strengthening security based management, and risk management, and equipment management and technology supervision, ensure production in the people, and real, and sy

2、stem, and system, elements security reliable, and harmony unified, full control various against factors, achieved thought no slack, and management no empty document, and equipment no hidden, and system no blocked, and unit zero non-stopped. Quality and efficiency-quality benefit is to adhere to the

3、enterprise survival, profit and development business truth, adhere to the all activity is economic activity, all costs can be controlled, money should not be wasted management philosophy, management analysis, to improve management quality, improve cost control capacity and market competitiveness. In

4、novation of science and technology-science and technology innovation is to play the role of science and technology as the primary productive force, active use of new technologies, new materials, new processes, new equipment, increase investment in science and technology, strengthening scientific and

5、 technological training, speeding up transforming scientific and technological achievements, forming a number of proprietary technology, enhancing core competitiveness. Resource-saving-the-resources saving enterprise was to reduce coal consumption, water consumption, electricity at the core, enhance

6、 the operation of lean management to realize low consumption, high efficiency, reduce production costs. Second is to strengthen the business, financial, material, information and the optimization of organization and management, saving the internal transaction costs. Harmonious development of harmoni

7、ous development-is to construct a foreign environment for development. XING refers to the internal security firm and internal management of the internal management measures are effective, harmonious. Foreign currency means Enterprise coordinating development of homeopathy, well, get along with the n

8、eighbors better. (B) XX 2013 five enterprises building intrinsic safety power company goals are: unplanned outage 0 times. Class of disorders 0, 0 is equivalent forced outage rate. No personal injury accident, material and equipment accidents do not occur, no fire, no environmental pollution acciden

9、t. Enterprise integrated to achieve zero cases of violation, zero accidents, zero. Quality goal is: when generating capacity 7.5 billion-kilowatt, sales of over 7.11 billion kWh, total profits of 306.6 million Yuan, . BFS+、PI、MIS、SCM Information systems infrastructure, fully integrated information s

10、ystem to realize information resources sharing; to expand the breadth and depth of the portal system, information system of Enterprise Management Assistant role to play; to improve the day-to-day operation and maintenance operation record of promoting causes and transfer system; to strengthen the tr

11、aining南京林业大学本科生毕业论文提供全套毕业论文图纸，欢迎咨询 本科毕业设计(论文)题 目:木粉苄基化改性制备复合材料的研究 学 院: 化学工程学院 专 业: 环境工程 班 级: 1002051 学 号: 100205115 学生姓名： 指导教师: 职称: 讲师 二一 四 年 五 月 二十一 日 木粉苄基化改性制备复合材料 摘 要 随着环境问题越来越严重，石油，煤炭等的不可再生资源的总量变得越来越少，可再生资源也就变得越来越重要。在所有大家知道的可再生资源的利用方法中，将可再生资源转换成新材料去代替部分石油资源已经成为了一种非常重要的发展趋势。本课题对木粉苄基化改性进行了研究，使木粉具有

12、可塑性，并且以苄基化木粉产物为基体制备生物基复合材料，为木质纤维类农林的废弃物的高附加值利用寻求一条新的途径。 在论文中，将纤维素改性方法应用于木粉改性，考察木粉苄基化过程中NaOH的浓度，氯化苄的用量，反应时间，反应温度等因素对改性产物增重率的影响。实验结果表明，考察了木粉苄基化实验的各种影响因素，以增重率为考察标准，确定了木粉改性的最好的工艺和条件：木粉球磨4小时后，每2克木粉加入0.02克十六烷基三甲基溴化铵作为转移催化剂，10克40%NaOH溶液作润胀剂和催化剂,8毫升氯化苄，8毫升二甲苯为分散介质，在油浴温度为120摄氏度，反应4小时，就可以得到增重率达90%的木粉苄基化产物。 以木

13、粉苄基化产物为基体，纳米蒙脱土为增强材料进行共混，制备复合材料，考察其弯曲强度和拉伸强度，探讨增强材料对木粉力学性能的影响。实验结果显示，复合材料的力学性能比木粉苄基化产物的力学性能强，它的拉伸强度和弯曲强度随增强材料的质量分数增加而增加。增强材料的质量分数并非越高越好，高于一定的量后，复合材料的力学性能反而降低。关键词：木粉;预处理;球磨;苄基化;复合材料Wood powder benzyl chemical modification of preparation of composite materialsAbstractAs the environment problem more an

14、d more serious, oil, coal, etc of the amount of non-renewable resources is becoming less and less, renewable resource becomes more and more important. In all people know the use of renewable resources approach, the transform renewable resources into new materials to replace part of petroleum resourc

15、es has become a very important development trend. This topic about the modification of wood powder benzyl was studied, and make the wood powder plasticity, and preparation of the wood powder product by benzyl matrix biological matrix composites, wood fiber for agriculture and forestry waste of high

16、value-added use to seek a new way.In the paper, cellulose modification method was applied to wood powder modification, inspects wood powder of benzyl NaOH concentration, the amount of benzyl chloride, reaction time, reaction temperature on the influence of the modified products weight gain rate. The

17、 experimental results show that the experimental benzyl wood powder were studied the various influence factors, weight gain rate for inspection standard, determine the best technology of wood powder modification and the condition: wood powder ball mill after 4 hours, every 2 g wood powder add 0.02 g

18、 of hexadecyl trimethyl ammonium bromide as catalyst, 10 g 40% NaOH solution as swelling agent and catalyst, 8 ml of benzyl chloride, 8 ml of xylene as dispersion medium, the oil bath temperature is 120 degrees Celsius, response 4 hours, you can get the weight gain rate was 90% benzyl wood powder pr

19、oduct.With wood powder benzyl products for matrix, nanometer montmorillonite as a reinforcing material for blending, the preparation of composite materials, inspects its bending strength and tensile strength, study the effects of reinforcement on the mechanical behavior of wood powder. The experimen

20、tal results show that the mechanical properties of composite material than wood powder of benzyl product mechanical performance is strong, its tensile strength and bending strength increase with the increase of mass fraction of reinforced material. Increase the quality of materials, the higher the s

21、core is not better, than a certain amount, the mechanical properties of composite materials instead of down.Key words: wood powder; Pretreatment; Ball mill; Benzyl; Composite materials目录第一章 绪论11.1前言11.2木质纤维素的概述11.2.1纤维素的概述21.2.2半纤维素的概述31.2.3木质素的概述41.2.4木质纤维预处理方法5 1.3木质纤维素的改性研究.71.3.1纤维素改性71.3.2木质纤维素

22、热塑性改性研究进展101.4课题研究的目的，内容和创新点101.4.1研究目的101.4.2研究内容111.4.3创新点11第二章 木粉苄基化改性研究122.1前言122.2实验部分122.2.1 实验试剂与仪器122.2.2 实验方法132.2.3 力学型能测试142.3 结果与讨论142.3.1 氢氧化钠浓度对苄基化反应的影响142.3.2氯化苄用量对苄基化反应的影响152.3.3 反应时间对苄基化反应的影响162.3.4 反应温度对苄基化反应的影响172.3.5 木粉苄基化最佳反应条件的确定172.3.6 木粉苄基化产物的力学性能测试182.4 本章小结18第三章 以木粉改性产物为基体的

23、复合材料的研究193.1 前言193.2 实验部分193.2.1 实验原料以及仪器193.2.2 实验方法203.3 结果与讨论203.3.1 纳米蒙脱土增强材料的木粉苄基化产物复合材料的力学性能203.3.2.木粉为增强材料的木粉苄基化产物复合材料的力学性能213.4 本章小结23第四章 结论24致谢24参考文献25supervision in large and medium goods vehicle. A is established large vehicles and small vehicles classification management of motor vehicle

24、 test mode, increased medium van car, and dangerous goods transport car, and school car test project; II is established motor vehicle test regulatory platform, achieved motor vehicle test full process video, and data remote regulatory; three is strictly motor vehicle identification management, equip

25、ped with unified of identification equipment and tool, using mobile identification Terminal, and law enforcement records instrument, technology identification means. As to 20XX years June 20 statewide motor vehicle keep volume for 567,408 car, and last year earlier than growth 75,814 car, growth 13.

26、36%; this year January-June, vehicles management section and license archives management section total accepted the motor vehicle registration business 42,543 car times, which registered registration 6,905 car times, and transfer registration 3,592 car times, and change registration 1033 car times,

27、and mortgage registration 696 car times, and cancellation registration 187 car times, and into business 980 car times, and Archives corrections 81 pieces times, and issued test qualified logo 25,429 car times, and other vehicles business 3,640 car times; supervision Survey Section relies on motor ve

28、hicle detection remote issued test qualified logo software platform supervision motor vehicle test, and identification situation 7418l liangci, investigation motor vehicle exception business 30 car times, his pards business warning 244 article, vehicles and driving people sound video regulatory scre

29、enshots 1852 Zhang, checks motor vehicle archives 716 pieces times, and medium bus, and medium above truck, and Of hazardous chemicals, vehicles and school buses and other key vehicle inspection record of 420. (C) based on their own, and strict adherence to defense, more cheating, false false fugiti

30、ve suspects, robbery suspect vehicles and the Internet crackdown. DMV full play to the first line of Defense position control, investigating cheating, fake identification and robbery suspect vehicles through operational work, and carefully examine the documents and legal proof, check traffic violati

31、ons, traffic accidents, the fugitive suspect suspected vehicles and theft than to work, further tight car, driving management business formalities review procedures. . Truck driver information management platform. Motor vehicles and traffic police departments, State transport authority to further cl

32、arify the Division of labour, implementation responsibility, strengthen our collaboration and management together, reinforcing the management of drivers on which strongly synthetic warfare and information warfare. 3 strictly implemented. From May 1 up, a is implemented complex road and bad weather d

33、riving exam, currently DMV is urged contractors party in treasures driving school increased simulation Highway, and continuous urgent detours, and snow days, and wet sliding road, and burst situation disposal, subjects II field to driving exam project, is expected 第一章 绪论1.1前言 纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含

34、量的50%以上，每年通过光合作用可合成约1.51012t。纤维素及其衍生物在纺织、轻工、化工、国防、石油、医药、能源、生物技术和环境保护等部门应用十分广泛。近年来随着石油、煤炭储量的下降以及石油价格的飞速增长和各国对环境污染问题的日益关注和重视，纤维素这种可持续发展的再生资源的应用愈来愈受到重视。纤维素可广泛替代石油化工原料，对缓解世界能源与环境问题有着重大意义。纤维素是 D-葡萄糖以 -1,4-糖苷键组成的大分子多糖，在结晶区内相邻的葡萄糖环相互倒置，经过结构改造后可以引入大量其它结构的基团，从而改进纤维素性质。天然纤维素改性是纤维素利用的有效途径。能否充分利用这些丰富的可再生原料，是解决未

35、来能源问题和环境问题的一个关键因素。因此，世界各国都很重视纤维素的研究与开发【1】。 利用木质纤维素原料生产新能源,已成为国内外新能源的开发热点。新能源具有环境友好、可再生等优点,将在未来社会能源需求中扮演重要角色。木粉是一种丰富的资源,若能用来生产新能源,对经济、社会发展都有重要意义。 利用秸秆，木材等农林废弃物制备热塑性材料主要就是借用纤维素改性的方法。天然纤维素分子内与分子间存在着无数的氢键，这使得很多的纤维素分子共同组成结晶结构，组成复杂的微纤维。木质素以三维网状结构填充于纤维素周围，使得纤维素聚合物显示出刚性和高度的水溶性，对试剂的可及度很低。所以，在对秸秆天然纤维改性前，需要选择合

36、适的方法对它进行处理，破坏三大素之间的键合，来提高它的可及度。1.2木质纤维素的概述木质纤维素是天然的，可再生的木材经过化学处理、机械法加工得到的有机絮状纤维物质，无毒、无味、无污染、无放射性。广泛用于混凝土砂浆、石膏制品、木浆海棉、沥青道路等领域。对防止涂层开裂、提高保水性、提高生产的稳定性和施工的合易性、增加强度、增强对表面的附着力等有良好的效果。1.2.1纤维素的概述 纤维素的分子式是(C6H10O5)n，是由D-葡萄糖以-1，4糖苷键组成的大分子多糖，分子量500002500000,相当于30015000个葡萄糖基。不溶于水及一般有机溶剂。 纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳

37、含量的50以上。棉花的纤维素含量接近100,为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占4050,还有1030的半纤维素和2030的木质素。此外，麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。全世界用于纺织造纸的纤维素，每年达800万吨。此外，用分离纯化的纤维素做原料，可以制造人造丝，赛璐玢以及硝酸酯、醋酸酯等酯类衍生物和甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素等醚类衍生物，用于塑料、炸药、电工及科研器材等方面。其结构如图1-1所示： 图1-1 纤维素的结构示意图2Fig.1-1 The structure of cellulose 纤维素是维管束植物、地衣植物以及一部分藻类细胞壁的主要成分。醋

38、酸菌的荚膜，以及尾索类动物的被囊中也发现有纤维素的存在，棉的种子毛是高纯度（98%的纤维素。所谓-纤维素这一名称系指从原来细胞壁的完全纤维素标准样品用17.5%NaOH不能提取的部分。-纤维素、-纤维素是相应于半纤维素的纤维素，-纤维素通常大部分是结晶性纤维素，-纤维素，-纤维素在化学上除含有纤维素以外，还含有各种多糖类。细胞壁的纤维素形成微纤维。宽度为1030毫微米，长度有的达数微米。应用X线衍射和负染色法，根据电子显微镜观察，链状分子平行排列的结晶性部分组成宽为34毫微米的基本微纤维。推测这些基本微纤维集合起来就构成了微纤维。 纤维素能溶于schwitzer试剂或浓硫酸。虽然不易用酸水解，

39、但是稀酸或纤维素酶可使纤维素生成D-葡萄糖、纤维二糖和寡糖。在醋酸菌中有从UDP葡萄糖引子转移糖苷合成纤维素的酶。在高等植物中已得到具有同样活性的颗粒性酶的标准样品。此酶通常是利用GDP葡萄糖，在由UDP葡萄糖转移的情况下，发生1，3键的混合。纤维素不溶于水和乙醇、乙醚等有机溶剂，能溶于铜氨Cu(NH3）4（OH）2溶液和铜乙二胺NH2CH2CH2NH2Cu（OH）2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀，某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区，产生无限溶胀，使纤维素溶解。纤维素加热到约150时不发生显著变化，超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。1.2.2半纤维素的概述 半纤维素指在植物细胞壁中与纤维素

40、共生、可溶于碱溶液，遇酸后远较纤维素易于水解的那部分植物多糖。一种植物往往含有几种由两或三种糖基构成的半纤维素，其化学结构各不相同。半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，这些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿拉伯糖和半乳糖等。半纤维素木聚糖在木质组织中占总量的50%，它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。树茎、树枝、树根和树皮的半纤维素含量和组成也不同。因此，半纤维素是一类物质的名称。构成半纤维素的糖基主要有D-木糖基、D-甘露糖基、D葡萄糖基、D-半乳糖基、L-阿拉伯糖基、4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸基，D-半乳糖醛酸基和D-葡萄糖醛酸基等

41、，还有少量的L-鼠李糖、L-岩藻糖等。半纤维素主要分为三类，即聚木糖类、聚葡萄甘露糖类和聚半乳糖葡萄甘露糖类。 半纤维素与纤维素间无化学键合，相互间有氢键和范德瓦耳斯力存在.半纤维素与木素之间可能以苯甲基醚的形式连接起来，形成木素碳水化合物的复合体.1.2.3木质素的概述 木质素是由聚合的芳香醇构成的一类物质，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁。它主要位于纤维素纤维之间， 起抗压作用。在木本植物中，木质素占25%，是世界上第二位最丰富的有机物（纤维素是第一位）。 木质素单体的分子结构，它是由四种醇单体（对香豆醇、松柏醇、5-羟基松柏醇、芥子醇）形成的一种复杂酚类聚合物。木质

42、素是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞相连的作用。木质素是一种含许多负电集团的多环高分子有机物，对土壤中的高价金属离子有较强的亲和力。因单体不同，可将木质素分为3种类型：由紫丁香基丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素，由愈创木基丙烷结构单体聚合而成的愈创木基木质素和由对-羟基苯基丙烷结构单体聚合而成的对-羟基苯基木质素；裸子植物主要为愈创木基木质素（G），双子叶植物主要含愈创木基-紫丁香基木质素（G-S），单子叶植物则为愈创木基-紫丁香基-对-羟基苯基木质素（G-S-H）。从植物学观点出发，木质素就是包围于管胞、导管及木纤维等纤维束细胞及厚壁细胞外的物质，并使这些细胞具有特定显色反应（加间苯

43、三酚溶液一滴，待片刻，再加盐酸一滴，即显红色）的物质；从化学观点来看，木质素是由高度取代的苯基丙烷单元随机聚合而成的高分子，它与纤维素、半纤维素一起，形成植物骨架的主要成分，在数量上仅次于纤维素。木质素填充于纤维素构架中增强植物体的机械强度，利于输导组织的水分运输和抵抗不良外界环境的侵袭。 木质素同时含有多种活性官能团，如羟基、羰基、羧基、甲基及侧链结构。其中羟基在木质素中存在较多，以醇羟基和酚羟基两种形式存在，而酚羟基的多少又直接影响到木质素的物理和化学性质，如能反映出木质素的醚化和缩合程度，同时也能衡量木质素的溶解性能和反应能力；在木质素的侧链上，有对羟基安息香酸、香草酸、紫丁香酸、对羟基

44、肉桂酸、阿魏酸等酯型结构存在，这些酯型结构存在于侧链的位或位。在侧链位除了酯型结构外，还有醚型连接，或作为联苯型结构的碳-碳联结。同酚羟基一样，木质素的侧链结构也直接关系到它的化学反应性。 由于木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、碳基共扼双键等活性基团，因此可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解甲氧基、梭基、光解、酞化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应。其中，又以氧化、酞化、磺化、缩聚和接枝共聚等反应性能在研究木质素的应用中显示着尤为重要的作用，同时也是扩大其应用的重要途径。在此过程中，磺化反应又是木质素应用的基础和前提，到目前为止，木质素的应用大都以木质素磺酸

45、盐的形式加以利用。在亚硫酸盐法生产纸浆的工艺中，正是由于亚硫酸盐溶液与木粉中的原本木质素发生了磺化反应，引进了磺酸基，增加了亲水性，而后这种木质素磺酸盐在酸性蒸煮液中进一步发生水解反应，使与木质素结合着的半纤维素发生解聚，从而使木质素磺酸盐溶出，实现了木质素、纤维素与半纤维素的分离，得到了纸浆，同时也使木质素的应用成为了可能。1.2.4木质纤维预处理方法 作为世界经济支柱的石油资源预计在数十年左右将会枯竭，因此，石油替代品的开发研究迫在眉睫。木质生物资源的主要成分是纤维素、半纤维素和木素。其中，纤维素、 半纤维素是可发酵糖的来源，含量占66%75%（纤维质原料的绝干重量）。由己糖通过酿酒酵母发

46、酵生成乙醇是很成熟的工艺，当采用纤维素酶水解木质生物资源制造乙醇时，纤维素酶必须接触吸附到纤维素底物上才能使反应进行，因此，纤维素对纤维素酶的可及性是决定水解速度的关键因素。木素的存在阻碍了纤维素对酶的可及性，且纤维素的结晶结构以及木质生物资源的表面状态、木质生物资源的多组分结构、木素对纤维素的保护作用以及纤维素被半纤维素覆盖等结构与化学成分的因素致使木质生物资源难以水解。木质生物资源随着种类的不同，结构与化学成分存在差异，对酶的可及性也有所差异。总的来讲，未经预处理的天然状态的木质生物资源的酶解率小于20%，而经预处理后的水解率可达理论值的90%以上。预处理方法的选择主要从提高效率、降低成本

47、、缩短处理时间和简化工序等方面考虑。理想的预处理应能满足下列要求：产生活性较高的纤维,其中戊糖较少降解;反应产物对发酵无明显抑制作用；设备尺寸不宜过大,成本较低;固体残余物较少，容易纯化；分离出的木素和半纤维素纯度较高，可以制备相应的其他化学品，实现生物质的全利用。 目前，木质纤维原料预处理的方法主要有物理法，化学法，物理化学法，生物法等。1.2.4.1物理方法 常规的物理活化方法包括干法或湿法磨、蒸汽爆炸、氨爆炸、溶剂交换或者浸润（使用或不使用压力浸润，在水性溶剂或者在有机溶剂等中浸润）等。在物理预处理过程中，纤维素的形态结构变化是最重要的，如聚集纤维的解体、膨胀、组装纤维的分离，其中可及的表面和小孔的增加是最重要的。 Zhang 等3利用自行设计的磨盘对硬木纤维素进行预处理，相对标准球磨方法处理，磨盘机械预处理的硬木纤维素效率大大提高，磨 40 次后平均粒径减少到 2