木质纤维素基高分子材料的研究进展

文献

　第25卷第8期　2009年8月

高分子材料科学与工程

POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING

Vol.25,No.8Aug.2009

木质纤维素基高分子材料的研究进展

彭志远,谌凡更

(华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州510640)

摘要:木质纤维素现已成为制备高分子材料的重要原料。木质纤维素可以用作高分子复合材料中的增强剂或填料;木质纤维素经液化进行适度降解,再与其它物质进一步反应,可以制备聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂等高分子材料;经过适当的化学处理制备纺丝液,利用熔融纺丝技术纺丝再通过炭化处理可以制得炭纤维;浸渍热固性树脂后,在隔绝空气的条件下,高温炭化可以制得木质陶瓷;经组分分离和双亲改性后,使用化学交联剂交联可以制备水凝胶。关键词:木质纤维素;复合材料;树脂;炭纤维;木质陶瓷;水凝胶

中图分类号:TQ352.79　　　文献标识码:A　　　文章编号:1000(2009)2　　随着石化资源日益匮乏,,生资源。,存在于一切绿色植物中,。然而,除木材外,其余各种原料都很难直接当作材料使用。这是因为木质纤维素原料的加工性能很差。其主要成分纤维素的熔融温度高于分解温度,故加热至分解也不具备溶解性和流动性;而木质素主要是作为一种填料存在于木质纤维素中,在分离过程中,结构发生变化,使加工性变坏。因此,木质纤维素必须经过适当改性才能用作制备高分子材料的原料。本文主要介绍木质纤维素通过复合加工、液化改性、接枝交联和高温炭化处理制备高附加值的产品来替代石化产品方面的研究及其进展情况。1　复合材料

木质纤维素作为热塑性塑料的填料或增强材料制备复合材料始于20世纪80年代。起初使用木粉或木纤维,随着森林资源缺乏,木材供应量减少,人们把注意力逐渐转向甘蔗渣、米糠等农业废弃物木质纤维素原料。

木质纤维素含有大量的羟基,与非极性或弱极性的聚合物基体的界面粘合性较差,而且亲水性纤维在聚合物基体中不能很好地分散,导致复合材料力学性

,以增强聚合物基体与木质纤维素表面之间的界面兼容性。

木质纤维素的改性有物理和化学两种方法。物理方法主要用表面原纤化、放电处理等离子等方法处理木质纤维素,能改变其表面状态,增加表面的非共扼羰基数目,增加表面的极性及表面能,活化了木质纤维表面[1]。化学方法主要是通过酯化、醚化和接枝聚合及偶联剂处理等方法使纤维素表面的羟基反应形成化学键而增加与聚合体的相容性[2]。其中使用偶联剂对木质纤维素进行处理,不需使用溶剂,不带来环境污染,是一种比较简单易行的方法,故被广泛使用。常用的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和异氰酸酯偶联剂。Coloma等[3]分别用γ2甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂和低分子量聚乙烯处理木质纤维素纤维制备木塑复合材料,研究表明,硅烷偶联剂能有效提高复合材料的力学性能,木纤维含量为40%时,其拉伸强度增加57%;而未处理和低分子量聚乙烯处理的木质纤维素纤维,随着木质纤维素纤维在复合材料中的含量增加,拉伸强度却降低,拉伸强度分别降低25%和13%。2　树脂材料

木质纤维素在适当的溶剂和催化剂作用下可以转化为液体。人们发现木质纤维素在苯酚和多元醇等试

收稿日期:2008207201

基金项目:国家自然科学基金资助项目(20574022);广东省自然科学基金资助项目(05006545)通讯联系人:谌凡更,主要从事植物纤维化学的研究,　E2mail:fgchen@scut.edu.cn