木质素磺酸盐预处理及应用的研究

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木质素磺酸盐作为木质素的衍生物,其主要来源于造纸工业的废液,凭借表面活性高、水溶性好、分子量小等优势,在表面活性剂、化妆品、医药和高分子材料等许多领域受到广泛关注。本论文以木质素磺酸盐为原料,研究了木质素磺酸盐在染料分散剂、防风固沙剂、复合涂料、人造纤维板和混凝土减水剂方面的应用,以其在减少环境污染的同时实现木质素磺酸盐的高附加值利用。首先,以木质素磺酸盐为原料,采用分离提纯-化学改性联合处理,制备出染料分散剂。探究了不同分离提纯方法和环氧氯丙烷用量对染料分散剂的影响。结果表明:超滤法能显著提高染料分散剂的性能;随着ECH用量的增加,染料分散剂的上染性能会随之增加,而还原水解率会随之降低;经过超滤法1000分子量处理,ECH用量为3 mmol/g时,染料分散剂性能达到最佳。其次,比较了未经处理(LS-0)和超滤法处理(LS-1000、LS-5000)的木质素磺酸盐作为防风固沙剂的性能。结果表明:LS-0的保水性能和吸湿性能最佳,其沙样水分蒸发率只有82.2%;LS-5000则在抗压性能和抗风蚀性能方面表现良好,其抗压强度和单位面积沙粒的累积失重率分别为365 Pa和0.97%;三种不同处理后的木质素磺酸盐在不同环境条件下均有防风固沙的作用。随后,(1)以麻秆为原料,经DES处理和高压均质制备了含木素的纤维素纳米纤丝(Lignin-containing cellulose nanofibrils,LCNF)。结果表明:LCNF在低浓度下呈现良好的定向排列趋势,具有一定的疏水性;此外,所制备的LCNF还良好的紫外屏蔽性,在水和DMSO中表现出良好的再分散性;(2)制备并表征含木质素磺酸盐、LCNF、Ag NO3等试剂的5种复合涂料。结果表明:复合涂料都为纳米级,粒径分布在100?600 nm之间,具有良好的抗聚集和分散性能;在相同条件下,添加了LS-5000制备的复合涂料热稳定性和疏水性均高于市售木质素磺酸盐制备的涂料;此外,5种复合涂料均具有优异的紫外屏蔽性和抗菌活性。最后,将木质素磺酸盐应用于人造纤维板和混凝土减水剂的领域。结果表明:木质素磺酸盐添加量为0.5%的Type B纤维板性能最佳,其弹性模量(MOE)和内结合强度(IB)均达到中密度纤维板的国家标准;此外,木质素磺酸盐作为混凝土减水剂时,在0.8%掺量下其性能良好,减水率和坍落度分别达到28%和90 mm,符合高性能减水剂的标准。
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