本文關(guān)鍵詞：聚合環(huán)氧大豆油改性纖維素吸油材料的制備與性能研究

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【摘要】：植物纖維天然高分子吸油材料具有廉價和可生物降解等優(yōu)點(diǎn),然而它同時存在孔隙率低和在油水選擇性差的缺點(diǎn),這限制了它應(yīng)用范圍的拓展。采用石化產(chǎn)品改性的纖維素吸油材料的對環(huán)境不友好,填埋或焚燒處理會造成碳排放和二次污染等問題。本文通過環(huán)氧植物油脂對高孔隙率纖維素氣凝膠進(jìn)行疏水改性制備纖維素吸油材料。以1,4-丁二醇二縮水甘油醚(BDE)為交聯(lián)劑,在氫氧化鈉/尿素/水溶液中與纖維素發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),經(jīng)純化冷凍干燥制備纖維素氣凝膠。纖維素與BDE在室溫下即可反應(yīng)并形成凝膠態(tài)。相比于原料纖維素,氣凝膠表面氧碳原子比發(fā)生變化,從纖維素Ⅰ型轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)結(jié)構(gòu),并且呈現(xiàn)出連續(xù)的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。交聯(lián)劑量與水凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響氣凝膠的結(jié)構(gòu),當(dāng)脫水葡萄糖單元(AGU)與BDE摩爾比為1:3、水凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)是1.5%時,氣凝膠的密度為0.0162 g/cm3,對水吸收倍數(shù)分別為41 g/g。氣凝膠是呈現(xiàn)出兩親性,不具有油水選擇性;在水中重復(fù)使用能夠保持吸收性能,而在弱極性溶劑中重復(fù)使用時吸收性能明顯降低。使用環(huán)氧大豆油(ESO)對濾紙及纖維素膜進(jìn)行疏水化改性。環(huán)氧大豆油在纖維素表面開環(huán)聚合,聚合ESO在濾紙表面形成納米顆粒,改性濾紙的表面自由能降低至22.07 mJ·m-2,水接觸角增至145.1°,浸入水中30 min拉伸強(qiáng)度無明顯降低。采用旋涂法制備了表面粗糙度Ra為1.698 nm的超平纖維素膜,用以研究表面粗糙度的變化對疏水性能的影響。研究表明,隨著改性過程中ESO量增加,改性膜表面粗糙度Ra增加,水滴與固體表面之間 空氣墊‖的面積分?jǐn)?shù)增加,從而水滴在其表面的接觸角也增加,接觸角最高為137.5°。以聚合ESO對氣凝膠改性制備纖維素吸油材料。纖維素吸油材料浸泡在水中2 h幾乎無增重,在機(jī)油-水體系中對機(jī)油的選擇性可達(dá)到99.8%,并可以有效吸收原油、機(jī)油、泵油、液體石蠟、二氯甲烷、異丙醇和甲苯等油類或有機(jī)溶劑,對原油的吸收倍數(shù)可達(dá)到37 g/g。纖維素吸油材料吸收油類或有機(jī)溶劑后可以通過簡單的擠壓排除吸附物,循環(huán)利用30次后水滴接觸角仍可達(dá)到129.4°,對原油的吸收能力為33 g/g,循環(huán)利用30次后吸收能力保持在原來的90%以上。本研究采用聚合環(huán)氧大豆油對纖維素改性制備了具有良好油水選擇性的纖維素吸油材料,所得材料有望用于水體漏油的回收處理中。本研究可對纖維素吸油材料的制備及性能研究提供指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：纖維素 交聯(lián) 1 4-丁二醇二縮水甘油醚 環(huán)氧大豆油 纖維素吸油材料
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ424;O636.11
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究的意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展11-20
• 1.2.1 纖維素的簡介11-14
• 1.2.1.1 纖維素的來源11-12
• 1.2.1.2 纖維素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)12-13
• 1.2.1.3 纖維素的溶劑體系13-14
• 1.2.2 纖維素多孔材料的研究進(jìn)展14-16
• 1.2.2.1 溶解再生法制備的纖維素多孔材料14-15
• 1.2.2.2 化學(xué)交聯(lián)法制備的纖維素多孔材料15-16
• 1.2.3 纖維素吸油材料的研究進(jìn)展16-19
• 1.2.3.1 傳統(tǒng)纖維素吸油材料16-17
• 1.2.3.2 石化產(chǎn)品改性纖維素制備的吸油材料17-18
• 1.2.3.3 脂肪酸及其衍生物改性纖維素制備的吸油材料18-19
• 1.2.4 環(huán)氧化植物油脂的應(yīng)用19-20
• 1.3 課題的來源、研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)20-22
• 1.3.1 課題的研究內(nèi)容20-21
• 1.3.2 課題的創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 2 纖維素與 1,4-丁二醇二縮水甘油醚交聯(lián)制備的氣凝膠與性能研究22-40
• 2.1 前言22-23
• 2.2 實(shí)驗部分23-25
• 2.2.1 實(shí)驗試劑與儀器23
• 2.2.2 纖維素氣凝膠的制備23-25
• 2.2.2.1 纖維素溶液的制備23
• 2.2.2.2 纖維素水凝膠的制備23
• 2.2.2.3 纖維素氣凝膠的制備23-25
• 2.2.3 纖維素氣凝膠表征及性能測試25
• 2.2.3.1 纖維素氣凝膠的表征分析方法25
• 2.2.3.2 纖維素氣凝膠的性能測試25
• 2.3 結(jié)果與討論25-39
• 2.3.1 制備纖維素氣凝膠的整體方案25-26
• 2.3.2 纖維素氣凝膠的結(jié)構(gòu)分析26-27
• 2.3.3 纖維素溶液和BDE/纖維素混合溶液的流變性能分析27-28
• 2.3.4 纖維素氣凝膠的晶型分析28-29
• 2.3.5 纖維素氣凝膠表面元素分析29-31
• 2.3.6 纖維素氣凝膠的熱穩(wěn)定性分析31-32
• 2.3.7 纖維素氣凝膠的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)32-34
• 2.3.8 纖維素氣凝膠吸收能力及重復(fù)使用性34-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 3 濾紙和纖維素膜接枝聚合環(huán)氧大豆油疏水材料的制備與性能研究40-56
• 3.1 前言40-41
• 3.2 實(shí)驗部分41-43
• 3.2.1 實(shí)驗試劑與儀器41
• 3.2.2 濾紙的疏水化改性41-42
• 3.2.3 纖維素膜的制備及疏水化改性42-43
• 3.2.3.1 云母片的預(yù)處理42
• 3.2.3.2 纖維素溶液的制備42
• 3.2.3.3 纖維素膜的制備42
• 3.2.3.4 纖維素膜的疏水化改性42-43
• 3.2.4 疏水化改性纖維素的表征及性能測試43
• 3.2.4.1 疏水化改性纖維素的表征分析方法43
• 3.2.4.2 疏水改性纖維素的性能測試43
• 3.3 結(jié)果與討論43-55
• 3.3.1 纖維素與環(huán)氧大豆油（ESO）的反應(yīng)機(jī)理43-44
• 3.3.2 疏水化改性濾紙的結(jié)構(gòu)分析44-45
• 3.3.3 疏水化改性濾紙的熱穩(wěn)定性分析45
• 3.3.4 疏水化改性濾紙的表面元素分析45-47
• 3.3.5 纖維素樣品的接觸角、表面自由能和水合能47-49
• 3.3.6 疏水化改性濾紙的表面形態(tài)和接觸角分析49-51
• 3.3.7 疏水化改性濾紙的拉伸測試51-52
• 3.3.8 疏水化改性纖維素膜的表面粗糙度分析52-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 4 纖維素氣凝膠接枝聚合環(huán)氧大豆油吸油材料的制備與性能研究56-70
• 4.1 前言56-57
• 4.2 實(shí)驗部分57-59
• 4.2.1 實(shí)驗試劑與儀器57
• 4.2.2 纖維素吸油材料的制備57-58
• 4.2.3 纖維素吸油材料的表征及性能測試58-59
• 4.2.3.1 纖維素吸油材料的表征分析方法58
• 4.2.3.2 纖維素吸油材料的性能測試58-59
• 4.3 結(jié)果與討論59-68
• 4.3.1 纖維素吸油材料的結(jié)構(gòu)分析59
• 4.3.2 纖維素吸油材料的晶型分析59
• 4.3.3 纖維素吸油材料的熱穩(wěn)定性分析59-60
• 4.3.4 纖維素吸油材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分析60-61
• 4.3.5 纖維素吸油材料的形態(tài)分析61-62
• 4.3.6 纖維素吸油材料的油選擇性62-65
• 4.3.7 纖維素吸油材料的形狀恢復(fù)性65-66
• 4.3.8 纖維素吸油材料的吸油能力66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 致謝78-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄80-82

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本文編號：995909