植物纤维组分在聚氨酯中的应用

植物纤维原料及其组分可部分替代多元醇用于聚氨酯的制备中,其中的纤维素、木质素及其衍生物均可在其中作为多元醇组分或者填料。这种多元醇组分既可由纤维素、半纤维素或木质素直接充当,也可以通过液化手段制得。植物生物质基多元醇与异氰酸酯反应可制成聚氨酯;植物纤维原料及其组分作为填料时,可以改善聚氨酯的热稳定性及机械性能。文章综述了植物纤维以及植物纤维组分在聚氨酯中的应用,介绍了液化过程中植物纤维原料、液化试剂、催化剂等的使用方法。     

植物纤维在供氢溶剂中的液化反应

用热化学液化方法可以将植物纤维原料液化成为烃、醇、酚、羧酸等多种有机物,这些有机物可做液体燃料和化工原料。使用供氢溶剂,可以起到类似于加氢反应的作用,即封闭液化生成的碎片自由基,防止碎片的重结合形成更难以分解的缩合产物。文章主要综述植物纤维的主要成分纤维素和木质素在供氢溶剂中的液化工艺以及反应的机理,以及催化剂在植物纤维液化中的作用和催化机理。     

离子液体在植物纤维化学研究中的应用

综述了咪唑型离子液体在植物纤维原料溶解和改性方面的应用,并展望了其应用前景。离子液体与传统的植物纤维溶剂相比,具有更强的溶解能力和更好的稳定性,可以用作植物纤维原料液化和改性的高效溶剂,实现纤维素的再生和功能化。此外,离子液体还可用作植物纤维改性的添加剂。     

秸秆苯酚选择性液化研究

苯酚液化是生物质液化的重要手段,农作物秸秆是一种不均一的原料,而完全液化将其看作是 "单一"的原料,针对这一问题本研究采用选择性液化处理方式对小麦秸秆进行了苯酚液化,并对比了选择性液化与完全液化。结果表明:低温下适当的浓硫酸用量、较高的苯酚用量、适当的反应时间有利于保留纤维素而选择性液化半纤维素和木质素;与完全液化处理方式相比,选择性液化反应条件温和,保留了大量的纤维素,大大提高了原料利用价值。通过均匀试验和数据回归分析并实验验证得到选择性液化优化条件为:浓硫酸用量占总反应体系质量分数的 3.0%,反应温度 100℃,反应时间 30 min,苯酚与秸秆质量比 3:1,纤维素残留率达 70%,而液化产物结合酚质量分数可达 100%。     

木质纤维素生物质水热液化的研究进展

对木质纤维素生物质的模型化合物(纤维素、半纤维素和木质素)的水热液化机理进行了剖析。纤维素和半纤维素降解路径主要是水解成单糖并进一步生成酸类、醛类、酮类等。木质素结构较复杂,液化产物中含有大量苯系化合物,具体木质纤维素生物质的水热液化反应更为复杂,不同的木质纤维素生物质原料水热液化产生的生物油含量不同;分析了原料种类、催化剂、反应温度、反应压力、对水热液化过程以及产品组成和收率的影响;对生物质水热液化制备生物油的研究进行了展望,认为发展木质纤维素生物质水热条件下降解的数学模型,开发新型反应器、研制催化剂,是今后生物质水热液化工程实验的发展方向。     

植物纤维素在生物降解复合材料中的应用进展

综述了近年来以植物纤维素材料为共混组分制备生物降解复合材料．或将植物纤维液化后作为反应组分制备生物降解复合材料的研究进展。     

离子液体与水混合溶剂应用于微晶纤维素溶剂液化研究

将离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑（[BMIM]C1）、水、固体酸催化剂组成的混合溶剂应用于微晶纤维素的预处理过程中,并尝试把经过预处理的微晶纤维素应用于随后的溶剂液化的研究中,对经过混合溶剂处理后的微晶纤维素进行表征分析。通过测定纤维素的聚合度、官能团基变化、热重分析、结晶结构和表面结构等对微晶纤维素结构进行比较分析。通过对苯酚溶剂液化的基本表征、残渣物的结晶结构以及生成物相对分子质量的变化了解了混合溶剂对微晶纤维素的处理效果。结果表明,通过混合离子液体[BMIM]C1和水并且添加固体酸催化剂形成新的混合溶剂体系对微晶纤维素进行预处理,发现溶剂在保留纤维素主要葡萄糖单元的同时能够有效地降低聚合度。聚合度从未处理时的190降到样品[B]C1（10）的165和样品[B]C1（10）＋NR50的151。混合溶剂对非结晶或低结晶物质具有一定的溶解能力,并且对高结晶性纤维素部分的氢键结构起到破坏作用和造成整体结晶结构的歪曲。在随后的液化过程中,处理后的纤维素液化效率有所提高,在反应2min时,固体酸加混合溶剂处理的微晶纤维素液化残渣率为19％,而未处理的液化残渣率29％。表明使用了混合溶剂添加固体酸的溶剂体系对加速液化的效果更佳,预处理对最终液化生成物的性质影响不大。     

微晶纤维素复合溶剂醇解制备乙酰丙酸甲酯的研究

以微晶纤维素为原料,甘油-甲醇复合溶剂为液化剂,研究了不同催化剂、反应温度、催化剂用量、反应时间、甘油/甲醇质量比对微晶纤维素液化及乙酰丙酸甲酯得率的影响。实验的较佳工艺条件为:硫酸为催化剂,液化温度为200℃,硫酸用量为0.25 g,反应时间为30 min,甘油/甲醇质量比为10/50,该条件下液化转化率为93.7%,乙酰丙酸甲酯得率为25.05%。对液化产物进行GC-MS分析结果表明,反应温度为180℃时,液化产物中含有大量未反应的甘油和部分甲基糖苷;200℃时绝大部分甘油已反应,且此温度条件下乙酰丙酸甲酯的含量最高,达到26.838%;在220℃和240℃时,甘油完全反应,液化产物更加复杂。     

细菌纤维素研究进展

细菌纤维素是一种新型生物合成原料,它有许多优于植物纤维的特点。目前已经发现有九个菌属可以产生细菌纤维素,其中以醋酸杆菌属的木醋杆菌产纤维素能力最强。本文就目前关于细菌纤维素的研究做一综述。     

天然植物原料改性聚氨酯及其应用

综述了含天然纤维素的植物原料在聚乙二醇和聚酯多元醇中进行液化及制备改性聚氨酯(PU)。介绍了植物纤维改性PU、玉米秸杆改性PU、稻草改性PU、甘蔗渣改性PU、树皮改性PU的性能及应用。重点介绍了树皮的主要成分单宁改性淀粉PU的耐水性、抗菌性和热稳定性。这些植物原料通过液化改性可替代部分石油多元醇,以满足性能各异的高附加值聚氨酯的要求及在卫生、家具、食品包装和保温隔热等领域中的应用。     

Kinetic study on the liquefaction of bagasse in polyhydric alcohols based on the cell wall component of the liquefied residue

Natural lignocellulose differs from the synthetic polymer due to the mineral matter which has a great influence on its degradation. To better understand lignocelluloses liquefaction, the bagasse was liquefied in alcoholic solvent [polyethylene glycol (PEG 400)/glycerol] catalyzed by sulfuric acid at 140–180 °C under atmospheric pressure. The amount of major components (cellulose, hemicellulose, lignin and ash) in the liquefied residue was used as a measurement of the extent of liquefaction. The results showed that hemicellulose is the most reactive component to liquefaction among other major cell wall components, followed by the lignin and cellulose. The content of the ash increased slowly with the reaction time under all reaction temperatures due to the re-condensation or re-precipitation of liquefied components. Based on the experimental results, the reaction kinetics for bagasse liquefaction was modeled and the activation energies, frequency factors and reaction orders for cellulose and lignin were calculated in a conventional manner. The activation energies for the liquefaction of lignin, cellulose and bagasse were 30.51 kJ mol−1, 72.83 kJ mol−1, and 67.09 kJ mol−1, respectively. The results of the enthalpy indicated the liquefaction of biomass is a highly endothermic reaction process. A better understanding to the liquefaction kinetics of biomass could be conducted based on the cell wall component of the liquefied residue.     

生物质裂解油技术研究进展

生物质是唯一能转化为液体燃料的可再生能源,生物质液化制取液体燃料及化学物品是生物质利用的主要发展方向。生物质液化主要包括裂解和高压液化两类。本文主要介绍了生物质纤维素裂解制备生物质裂解油的工艺、裂解反应器以及裂解油精制等。最后就我国目前的技术,提出了生物质制备裂解油的研究和发展趋势。     

木质纤维生物质半纤维素分子模拟应用研究进展

木质纤维生物质资源是重要的可再生生物质资源,主要包含纤维素、半纤维素和木质素。半纤维素含量仅次于纤维素,是一种丰富、可再生的植物资源,其可水解制备重要化学品以及改性制备多功能材料。本文综述了生物质半纤维素分子模拟应用研究进展,从半纤维素大分子形态及其与纤维素结合方式的分子模拟研究和半纤维素制备化学品及材料的分子模拟研究2个方面进行阐述,从模拟结果可以看出半纤维素在细胞壁中与纤维素和木质素的相互作用及其本身的大分子形态对木质纤维生物质三大素的提取利用具有显著影响。分子模拟有利于理解过程机理,对反应效率的提高具有重要理论指导意义。最后对分子模拟在半纤维素研究的发展应用进行了展望,指出目前半纤维素分子模拟的空白领域,主要包括半纤维素液化生产生物油、木糖异构化生产木酮糖、半纤维素与木质素之间的结合方式以及其他的半纤维素基材料等,这些有待进一步的探索与研究。     

Oxidation of γ‐irradiated microbial cellulose results in bioresorbable,highly conformable biomaterial

Conformability to tissues and adequate mechanical strength are clinically useful properties of resorbable biomaterials used in soft tissue repair. Microbially derived cellulose is attractive as a high strength, highly conformable, and biocompatible material for tissue repair, but is not naturally resorbable. Here we show that controlled oxidation of microbial cellulose sheets that have been pre‐irradiated with γ‐radiation results in a resorbable and fully conformable membrane that can be rapidly rehydrated in aqueous fluids. In vitro studies showed that degradation of the resorbable membranes occurs in two major phases: (1) initial rapid degradation of about 70–80% of the entire sample followed by (2) slower degradation of an additional 5–10% which eventually levels off leaving a small amount of nonresorbable material. In vivo, prototype materials showed marked degradation at all time points, with the most rapid degradation occurring in the first 2–4 weeks. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2014 , 131, 39995.     

Biomedical implications of altered product composition in advanced coal liquefaction processes

Chemical and toxicologic characteristics of direct coal liquefaction materials are highly dependent upon the specific process operations by which the coal liquids were produced, including, in particular, those that affect boiling point range and degree of hydrogen incorporation. Recent advances in direct coal liquefaction technology, such as the use of catalytic hydrogenation, reduced liquefaction severity and lowering the upper temperature cut point for the distillation of fuels, have resulted in products with higher hydrogen-to-carbon ratios and lower heteroatom content. These higher-quality fuels tend to be less mutagenic and carcinogenic in laboratory assays than earlier coal liquefaction products. It is likely that application of postproduction hydrotreatment, as well as restriction of upper distillation temperature, for coal-based fuel products could result in materials that exhibit mutagenic or carcinogenic activity which is no greater than that of their petroleum-derived counterparts.