当今世界能源短缺,环境污染严重,于是各国研究者把目光转向绿色环保的生物质材料研究。生物质资源储量丰富,易保存,易运输,可再生,因此对生物质材料的研究日益受到全世界研究者的重视。目前我国的生物质资源主要来源于四个方面:农业废弃物;人与动物产生的排泄物;城镇乡村的生活垃圾;动物的废弃物。本文以木质纤维类农林废弃物资源化利用为研究方向,以制备力学性能良好的注塑级生物基塑料为目的展开研究。本课题以生物质资源中的农林废弃物胡桑枝条为主要研究对象,胡桑枝条经过去皮、晒干、粉碎、烘干处理后得到胡桑木粉,分别对其采取三种不同的预处理方法:胡桑木粉首先进行球磨,球磨后在氢氧化钠溶液中进行超声润胀预处理;胡桑木粉在氢氧化钠溶液中球磨预处理;胡桑木粉首先进行球磨,球磨后在稀硫酸中进行预处理。对经过不同预处理后的样品进行酯化改性,以邻苯二甲酸酐为酯化剂,二甲亚砜为溶剂,对二甲基吡啶为催化剂,改性产物注塑成型后对其进行力学性能测试。具体研究内容及研究结果如下:1.胡桑木粉球磨后在氢氧化钠溶液中进行超声润胀预处理。对胡桑木粉进行球磨,胡桑木粉球磨后在不同质量分数的氢氧化钠溶液中超声润胀不同时间。经过预处理后的样品进行酯化改性,得到改性产物后注塑成型,制备得到生物基塑料的弯曲强度是43.42MPa,拉伸强度是26.18MPa,且增重率达到了157.8%。SEM图显示弯曲断面细致紧密,光滑平整,生物基塑料力学性能优异。XRD分析也显示胡桑木粉球磨后在氢氧化钠溶液中超声润胀预处理后,纤维素结晶度降低,有利于酯化反应的进行。红外光谱图则表明胡桑木粉球磨后在氢氧化钠溶液中润胀预处理,木质纤维内部结构被破坏,提高了纤维素的可及度,改性产物热塑性良好。2.胡桑木粉在氢氧化钠溶液中球磨预处理。此预处理方法结合了物理方法和化学方法,配制不同质量分数的氢氧化钠溶液中(5%、8%、10%、12%),胡桑木粉在氢氧化钠溶液中进行球磨,球磨时间分别为2h、2.5h、3h、3.5h、4h。胡桑木粉经过氢氧化钠溶液球磨预处理后与酯化剂发生酯化反应,得到改性产物,最终注塑成型,成功制备出注塑级生物基塑料且力学性能良好,弯曲强度为34.04MPa,拉伸强度为21.61MPa,增重率为110%。3.胡桑木粉球磨后在稀硫酸中预处理。对胡桑木粉进行球磨,得到球磨木粉后加入不同质量分数的稀硫酸(0.5%、1.0%、2.0%),在不同温度(80℃、90℃、100℃)下加热不同时间(0.5h、1.0h、2.0h)。预处理结束后进行酯化改性,改性产物最后注塑成型并测试其力学性能。本实验采用正交试验设计三种影响因素对生物基塑料力学性能的影响,并且对实验结果进行正交试验直观分析和方差分析,得到最佳条件是胡桑木粉球磨后与质量分数为0.5%的稀硫酸以一定比例混合,在80℃下加热0.5h后进行酯化改性最后注塑成型,制备得到生物基塑料的弯曲强度为52.67MPa,拉伸强度为29.97MPa,增重率为106%,力学性能进一步提高。红外光谱表明胡桑木粉球磨后在稀硫酸中预处理,纤维素分子内和分子间的氢键作用减弱,稀硫酸对木质纤维素以及半纤维素有水解作用,对木质素有溶解作用,稀硫酸可以使木质纤维内部结构疏松。从SEM图可得,样条弯曲断面紧致平整,从侧面印证生物基塑料的力学性能良好。