甲酸木素的改性初步研究

甲酸木素是一种利用甲酸作为蒸煮剂在制浆过程中提取出的副产品，它具有良好的反应性能。甲酸木素的改性研究主要目的是为了拓展其应用途径，尤其是在制备聚氨酯树脂方面。改性方法包括使用环氧丙烷对甲酸木素进行醚化反应，通过这种方式可以使得木素中的羟基发生接枝反应，从而引入新的官能团，改变木素的化学结构和性质。 改性过程中，甲酸木素的羟基含量增加，反应活性增大，溶解性能和反应性能得以提高。这可以通过红外光谱分析得到证实，改性后木素的红外光谱图中，羟基的伸缩振动特征吸收峰更加明显。此外，木素与环氧丙烷反应生成的改性木素，在2972cm-1处附近出现了一个新的小吸收峰，说明改性木素的-CH-结构更为复杂，而且在1640cm-1处共轭C=O的吸收峰强度增加，表明αC=O含量有所提高。在1126.47cm-1处吸收峰的大幅度提高，则表明经过改性的木素醚键大幅度增加。 在分子量方面，通过凝胶渗透色谱（GPC）测定，改性前的甲酸木素分子量分布较为宽泛，而改性后的木素分子量分布更加均一，分子量有所降低。这表明在改性过程中木素大分子发生了降解，形成了分子量更加均一的聚合物。降低的分子量和均一的分子量分布对于木素的应用，尤其是在制备聚氨酯树脂方面是有利的，因为这样可以改善木素的反应性和可加工性。 改性木素能够用于制备聚氨酯树脂，因为其改善了的反应活性和溶解性能，适合用于进一步的化学合成。这种利用木素来制备聚氨酯的途径，不仅能够拓展木素的应用途径，而且能够减少对石油资源的依赖，同时还能减轻制浆造纸业所带来的环境污染问题。这是因为聚氨酯具有良好的耐热性、耐腐蚀性和光泽，而以改性木素为原料的聚氨酯，在这些性能上有可能进一步得到提升。 文章提到的关键词有：甲酸木素，红外光谱，改性。这些关键词揭示了本研究的核心内容：甲酸木素的改性机理以及通过红外光谱技术对改性前后木素官能团变化的分析，进而影响了木素在制备聚氨酯方面的应用。这些研究对于木质素资源的高值化利用提供了新的视角和实验基础。 实验部分详细描述了原料的准备、改性处理方法以及仪器分析的步骤。原料的准备包括麦草甲酸制浆黑液的处理和环氧丙烷的纯化。改性处理则是在甲苯溶液中使木素和环氧丙烷混合，并在高压釜中反应。控制pH值和温度是为了促进环氧丙烷的开环反应，并且保证反应的均一性。产物的分离和纯化则涉及到乙腈和正己烷的使用，以及后续的离心分离和冻干步骤。 通过这些实验步骤，可以得到改性后的木素，再通过红外光谱和GPC对改性前后的木素进行对比分析。这些分析结果揭示了改性木素在结构和分子量方面的变化，并为木素改性在聚氨酯制备方面的应用提供了理论基础和实验数据。