1、生物质复合材料By yangxiaoBy yangxiao一、背景和意义二、纤维素基高分子材料 三、纤维素基杂化乳液四、纤维素基功能高分子五、木质素基高分子材料 一、背景和意义一、背景和意义木质纤维素木质纤维素生生 物物 质质聚羟基脂肪酸酯聚羟基脂肪酸酯可降解塑料可降解塑料高分子材料高分子材料其他生物质材料其他生物质材料微微 生生 物物 合合 成成改性、接枝、复合改性、接枝、复合聚聚 乳乳 酸酸木木 质质 纤纤 维维 素素淀淀 粉粉生生 物物 降降 解解一、背景和意义一、背景和意义5纤维素是地球上最古老和最丰富的天然纤维素是地球上最古老和最丰富的天然高分子，也一直是人类衣食住行的主要高分子，也
2、一直是人类衣食住行的主要来源，是自然界取之不尽的可再生资源来源，是自然界取之不尽的可再生资源生物质独特作用二、纤维素基高分子材料 全球通过光合作用，每年长出植物约10000亿吨，其中纤维素至少有80%，8000亿T/a；木质素占15%，约1500亿T/a目前世界高分子材料的产量大约2亿多吨/a，0.02%分子链上存在高反应性的羟基 OHOHOHCH2OHOHHOHOHCH2OHOHOHOHCH2OHOOOOn技术路线技术路线木质纤维素木质纤维素偶联化偶联化热反应热反应高效分离高效分离木质素木质素半纤维素半纤维素纤维素纤维素加加 工工 技技 术术复复 合合 技技 术术化学改性化学改性单体接枝单体
3、接枝液化液化酯化酯化细乳液细乳液发泡发泡合金化合金化增强材料增强材料降解材料降解材料泡沫材料泡沫材料复合乳液复合乳液纳米化技术纳米化技术功能化技术功能化技术内塑化内塑化纤维素纤维素智能材料智能材料吸附材料吸附材料共混型产品：得到部分降解以及全降解塑料 与壳聚糖、淀粉等天然高分子共混 与合成高分子材料共混纤维素纤维素化学改性化学改性挤出加工挤出加工生物质基塑料粒子生物质基塑料粒子薄膜吹塑薄膜吹塑复合降解薄膜复合降解薄膜纤维素纤维素纤维素溶液纤维素溶液纤维素月桂酸酯薄膜纤维素月桂酸酯薄膜纤维素超声溶解纤维素超声溶解纤维素溶液和内塑化过程纤维素溶液和内塑化过程高性能木质纤维素/热固性树脂增强材料 木
4、质纤维素含量大于60%；弯曲弹性模量大于1600MPa；浸水24小时后体积电阻大于2.5108,击穿强度大于7.8Kv/mm木质纤维素氨基模塑料木质纤维素氨基模塑料高绝缘耐候环氧材料高绝缘耐候环氧材料How to make a high concentration of nitro How to make a high concentration of nitro cellulose or ethyl cellulose cellulose or ethyl cellulose MiniemulsionMiniemulsion?Rupture of dropletswith high ener
5、gyMix water,NC(or EC)solution(withorganic solvent),monomer,surfactantVia typical process,itVia typical process,it s easy to make s easy to make miniemulsionsminiemulsions with with 15%30%concentration of nitro cellulose or ethyl cellulose.15%30%concentration of nitro cellulose or ethyl cellulose.And
6、 after polymerization,we can And after polymerization,we can get stable latex.get stable latex.PolymerizationmonomersolventGet rid of solvent after sonication硝基纤维素硝基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的制备丙烯酸酯杂化细乳液的制备硝基纤维素硝基纤维素硝基纤维素硝基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的形态对比丙烯酸酯杂化细乳液的形态对比聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯共聚物共聚物共混物共混物 杂化聚合物有更好的均一性，看不到杂化聚合物有更好的均一性，看不到EC分
7、子分子物理共混物理共混EC杂化乳液杂化乳液乙基纤维素乙基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的微观结构丙烯酸酯杂化细乳液的微观结构CelluloseCelluloseAAmicelleOHOHOHCH2OHOHHOHOHCH2OHOHOHOHCH2OHOOOOn利用中空结构能够包裹药物利用中空结构能够包裹药物7.羟丙基纤维素纳米微球直径为：直径为：50-100nm规则球形结构规则球形结构体外药物释放体外药物释放细胞毒性细胞毒性抗肿瘤药物奥沙利铂的包裹效率抗肿瘤药物奥沙利铂的包裹效率达到达到70%，载药量大于，载药量大于7%，体外可长效稳定的释放体外可长效稳定的释放4天以上。天以上。和自由药物相比，具有良
8、好的体和自由药物相比，具有良好的体外抗肿瘤效果外抗肿瘤效果a a是形貌图，是形貌图，b b是对应的磁性图，显然这些纳米微球是中是对应的磁性图，显然这些纳米微球是中空的磁性球。磁滞曲线和莫斯堡尔谱征实磁性的存在空的磁性球。磁滞曲线和莫斯堡尔谱征实磁性的存在磁性AFM图五、木质素基高分子材料 自然界中仅次于纤维素的天然高分子材料。是由苯丙烷结构单元相互以一定方式聚合起来的复杂的芳香族聚合物，结构中含有甲氧基、酚羟基、醇羟基等可反应基团，能进行烷基化、羟甲基化、酯化、醚化等反应，制备酚醛树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰亚胺等高分子材料秸秆丁醇木质素产生的简单工艺流程生物丁醇制备工生物丁醇制备工艺流程示意图艺
9、流程示意图非粮生物质原料非粮生物质原料生物酶水解生物酶水解固体残渣固体残渣木质素溶液木质素溶液固体残渣固体残渣木质素提取木质素提取纤维素纤维素木质素木质素糖液糖液发酵发酵精馏精馏乙醇乙醇丙酮丙酮丁醇丁醇Foamable resin+Vesicant +Foam stabilizer Curing agent heatFlame ratardant foam(polysorbate 80)(mixed acid)(pentane)木质素-酚醛阻燃保温泡沫材料Lignin%=7%0.08g/cm3Lignin%=30%0.12g/cm3Lignin%=40%0.14g/cm3木质素-酚醛泡沫材料的泡孔结构 Lignin%=30%Lignin%=40%泡沫材料中多数为泡沫材料中多数为闭孔结构闭孔结构涂料、胶黏剂、涂料、胶黏剂、建筑材料建筑材料、汽车工业 美国、欧盟、日本等均制定了生物质材料的大规模研制计划；美国的战略目标是到2020年，生物质材料取代全国石化原料制成材料的25%请批评指正！谢谢！
