生物質(zhì)基碳纖維用木質(zhì)素的研究.pdf

1、生物質(zhì)基碳纖維具有綠色環(huán)保，生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。木質(zhì)素因其含碳量高，來源廣泛，可作為制備生物質(zhì)基碳纖維的原料。本論文在木質(zhì)素二次純化和未反應(yīng)苯酚的脫除工藝基礎(chǔ)上，優(yōu)化了木質(zhì)素苯酚液化物制備紡絲物料的工藝，并系統(tǒng)研究了不同固液比、液化時間、粘結(jié)劑用量和合成溫度對木質(zhì)素纖維力學(xué)性能的影響，從而得到最佳紡絲物料的參數(shù);利用紅外、X射線光電子能譜(XPS)、核磁共振、凝膠色譜(GPC)等對不同固液比和液化時間下制得的酚化木質(zhì)素結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了系

2、統(tǒng)分析，探討了官能團(tuán)和結(jié)構(gòu)的變化對紡絲物料性能的影響，闡明了木質(zhì)素纖維用作碳纖維原絲時性能提高的關(guān)鍵所在。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用有機(jī)溶劑和酸析法對木質(zhì)素進(jìn)行二次純化，堿木質(zhì)素得率從55.2％提高至94.8％。將酚化后木質(zhì)素置于60℃水中攪拌30min，除去未反應(yīng)的苯酚，有利于提高木質(zhì)素纖維的力學(xué)性能。
　　(2)在制備紡絲物料過程中，研究了不同固液比、液化時間、粘結(jié)劑用量和合成溫度下對原絲力學(xué)性能的影響，確定最佳

3、的制備工藝參數(shù)為:木質(zhì)素/苯酚的固液比為1∶5、液化時間為1.5h、粘結(jié)劑用量為9％、合成溫度為140℃。在此參數(shù)下紡出的碳纖維原絲力學(xué)性能為:強(qiáng)度為74.8MPa，模量為4.0GPa，斷裂伸長率為1.87％。
　　(3)紅外和XPS結(jié)果顯示當(dāng)苯酚占比較大、液化時間較長時，酚羥基、甲基和亞甲基等官能團(tuán)含量增幅明顯，表明木質(zhì)素中一部分環(huán)狀結(jié)構(gòu)打開，使碳鏈長度增長，這有利于提高所制備原絲的力學(xué)性能。
　　(4)核磁研究表明酚化木