甲醛交联聚乙烯醇/麦草碱木质素发泡材料的降解性能

doi:10.3969/j.issn.1673-5854.2018.04.006

生物质化学工程 ›› 2018, Vol. 52 ›› Issue (4): 29-35.doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2018.04.006

甲醛交联聚乙烯醇/麦草碱木质素发泡材料的降解性能

胡萍¹, 王丽芳¹, 贾博然¹, 刘颖¹, 沙晓玲¹, 任世学^1,2

1. 东北林业大学材料科学与工程学院, 黑龙江哈尔滨 150040;
2. 东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室, 黑龙江哈尔滨 150040

收稿日期:2017-04-10 出版日期:2018-07-30 发布日期:2018-08-02
通讯作者: 任世学,副教授,硕士生导师,研究领域:天然高分子化学;E-mail:renshixue@nefu.edu.cn。 E-mail:renshixue@nefu.edu.cn
作者简介:胡萍(1995-),女,辽宁丹东人,本科生,主要从事天然高分子化学研究工作
基金资助:
中央高校基本科研业务费专项资金资助（2572016CB01）；东北林业大学大学生院级创新训练计划项目资助（CL201508）

Degradation Performances of Poly(vinylalcohol)/Wheat Straw Alkali Lignin Foaming Material with Formaldehyde Crosslinker

HU Ping¹, WANG Lifang¹, JIA Boran¹, LIU Ying¹, SHA Xiaoling¹, REN Shixue^1,2

1. College of Material Science of Technology, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China;
2. Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology of Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China

Received:2017-04-10 Online:2018-07-30 Published:2018-08-02

摘要/Abstract

摘要： 研究了化学降解、热降解、生物降解及紫外光降解等对甲醛交联聚乙烯醇（PVA）/麦草碱木质素发泡材料（PLFM）的力学性能和表观密度等物理性能的影响，采用红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TG/DTG）等方法探讨了降解前后PLFM结构的变化。结果表明：当PLFM中碱木质素质量分数为20%时，经化学、热（150℃）、生物及紫外光降解后，拉伸强度由22.64MPa分别降为5.65、9.05、7.43和7.64 MPa，降解率分别为75.09%、60.02%、67.18%、66.25%。SEM图表明，化学降解和生物降解对PLFM闭孔结构破坏严重，紫外光降解和热降解对PLFM闭孔破坏轻微。化学降解和生物降解后，表观密度从0.183 7g/cm³分别增加到0.216 4g/cm³和0.210 4g/cm³；紫外光降解和热降解后，表观密度分别从0.183 7 g/cm³降为0.177 4和0.176 6 g/cm³。此外，FT-IR和TG/DTG分析表明：经化学、热、生物及紫外光降解后PLFM分子结构均有不同程度破坏，化学降解对PLFM结构的破坏最为严重。

关键词: 聚乙烯醇, 碱木质素, 发泡材料, 降解

Abstract: The effects of chemical degradation, thermal degradation, biodegradation and ultraviolet light degradation on the mechanical properties and apparent density of poly(vinylalcohol)(PVA)/wheat straw alkali lignin foaming material(PLFM) with formaldehyde as crosslinker were studied. The structural changes of PLFM after degradation were investigated by FT-IR, SEM and TG/DTG. The results showed that the tensile strength decreased from 22.64MPa to 5.65, 9.05, 7.43 and 7.64MPa, and the degradation rates were 75.09%,60.02%,67.18% and 66.25%, respectively, after chemical degradation, thermal degradation(150℃), biodegradation and ultraviolet light degradation, when the mass fraction of alkali lignin in PLFM was 20%. The SEM images showed that the closed pore structures of PLEM were seriously destroyed by chemical degradation and biodegradation and slightly destroyed by ultraviolet light degradation and thermal degradation. After chemical degradation and biodegradation, the apparent density increased from 0.183 7 g/cm³ to 0.216 4 and 0.210 4 g/cm³ and after ultraviolet light degradation and thermal degradation, the apparent density reduced from 0.183 7 g/cm³ to 0.1774 and 0.176 6 g/cm³. In addition, FT-IR and TG/DTG analysis showed that the molecular structure of PLFM was destroyed in different degree by chemical degradation, thermal degradation, biodegradation and ultraviolet light degradation. The structure of PLFM was most seriously destroyed by chemical degradation.

Key words: poly(vinylalcohol), alkali lignin, foaming material, degradation

中图分类号:

TQ35

胡萍, 王丽芳, 贾博然, 刘颖, 沙晓玲, 任世学. 甲醛交联聚乙烯醇/麦草碱木质素发泡材料的降解性能[J]. 生物质化学工程, 2018, 52(4): 29-35.

HU Ping, WANG Lifang, JIA Boran, LIU Ying, SHA Xiaoling, REN Shixue. Degradation Performances of Poly(vinylalcohol)/Wheat Straw Alkali Lignin Foaming Material with Formaldehyde Crosslinker[J]. bce, 2018, 52(4): 29-35.

参考文献

[1] BHANU P,VINOD K G,DEEPAK P,et al. Characterization and antibacterial activity of biodegradable starch/PVA composite films reinforced with cellulosic fibre[J]. Carbohydrate Polymers,2014,30(8):171-179.
[2] SA-AD R,WATTANA S,WORANUT K. Preparation and properties of a hydrogel of maleated poly(vinyl alcohol)(PVAM) grafted with cassava starch[J]. Carbohydrate Polymers,2015,20(9):301-307.
[3] 马倩云,韩建国,鄂雷,等. 甲醛交联麦草碱木质素-聚乙烯醇反应膜的制备及其性能研究[J]. 北京林业大学学报,2014,36(4):141-146.
[4] NTAOTE D S,CHARITY W D,DONBEBE W,et al. Novel PVAMOF nanofibres:Fabrication,evaluation and adsorption of lead ions from aqueous solution[J]. Nanoscale Research Letters,2016,11(1):1-13.
[5] 罗华超,任世学,马艳丽,等. 聚乙烯醇-碱木质素发泡材料的制备与性能[J]. 北京林业大学学报,2015,37(4):127-134.
[6] 付春霞,付云霞,邱忠平,等. 木质素生物降解的研究进展[J]. 浙江农业学报,2014,26(4):1139-1144.
[7] 龚岳. 木质素降解动力学及其反应机理的研究[D]. 长沙:湖南农业大学硕士学位论文,2012.
[8] 陈子龙. 木质素降解产物的分离与表征[D]. 广州:华南理工大学硕士学位论文,2014.
[9] 周国臣,聂兆广,胡艳芳,等. 聚乙烯醇降解工艺研究[J]. 青岛大学学报:工程技术版,2009,24(4):76-81.
[10] MANFRED A. Biodegradability of poly(vinyl acetate) and related polymers[J]. Advances in Polyolefins,2011,245(3):137-172.
[11] 轻工业部塑料加工应用科学研究所. GB/T 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法[S]. 北京:中国标准出版社,1991.
[12] 全国塑料制品标准化技术委员会. GB/T 9640-2008软质和硬质泡沫材料聚合材料加速老化试验方法[S]. 北京:中国标准出版社,2008.
[13] 全国塑料制品标准化技术委员会. GB/T 16422.3-1997塑料实验室光源暴露试验方法第3部分:荧光紫外灯[S]. 北京:中国标准出版社,1997.
[14] 刘乐群,王进,张文福,等. 竹材液化树脂发泡材料的降解性能和热老化性能评价[J]. 木材工业,2012,26(6):4-8.
[15] 全国塑料制品标准化技术委员会. GB/T 6343-2009泡沫材料及橡胶表观密度的测定[S]. 北京:中国标准出版社,2009.
[16] 杨淑慧. 植物纤维化学[M]. 北京:中国轻工业出版社,2006:9.
[17] AMINA N,SHAZIA T,KHALID M Z,et al. Lignin-derivatives based polymers, blends and composites:A review[J]. International Journal of Biological Macromolecules,2016,93(12):296-313.
[18] 赵振强. 麦草碱木质素微波辅助氧化降解研究[D]. 广州:华南理工大学硕士学位论文,2013.
[19] 曹扬. Fenton氧化法降解聚乙烯醇的条件确定及机理初探[D]. 无锡:江南大学硕士学位论文,2005.
[20] AMRINA I C,MAITE C,AMPARO C,et al. Biodegradation behavior of starch-PVA films as affected by the incorporation of different antimicrobials[J]. Polymer Degradation and Stability,2016,132(10):11-20.
[21] 于海霞,方崇荣,于文吉. 木质素光降解机理研究进展[J]. 西南林业大学学报,2015,35(1):104-110.
[22] 徐腊梅,江龙,淡宜. 聚乙烯醇溶液的紫外光催化降解[J]. 高分子材料科学与工程,2010,27(8):83-86.
[23] MARINA I V,OLEG V S,SABIR S G,et al. Thermal stability of polyvinyl alcohol/nanocrystalline cellulose composites[J]. Carbohydrate Polymers,2015,130(10):440-447.
[24] LI W,WU Q,ZHAO X,et al. Enhanced thermal and mechanical properties of PVA composites formed with filamentous nanocellulose fibrils[J]. Carbohydrate Polymers,2014,113(11):403-410.
[25] 代军,晏华,郭骏骏,等. 结晶度对聚乙烯热氧老化特性的影响[J]. 材料研究学报,2017,31(1):41-48.
[26] NEIR N A,MILLER B. Retardation of photo-yellowing of lignin-rich pulp[J]. Polymer Degradation and Stability,2000,69(1):121-126.
[27] 徐冠豪,任世学,方桂珍. 聚乙烯醇聚合度对碱木质素/聚乙烯醇共混膜力学性能的影响[J]. 生物质化学工程,2013,47(5):1-6.

甲醛交联聚乙烯醇/麦草碱木质素发泡材料的降解性能

Degradation Performances of Poly(vinylalcohol)/Wheat Straw Alkali Lignin Foaming Material with Formaldehyde Crosslinker

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

投稿指南

在线期刊

相关单位

联系我们

[1]	王盟盟,刘乐群,刘震涛,赵莹. 竹材液化墙体泡沫材料的阻燃改性[J]. 生物质化学工程, 2020, 54(5): 25-32.
[2]	杨倩,刘贵锋,吴国民,孔振武. 木质素化学降解及其在聚合物材料中应用的研究进展[J]. 生物质化学工程, 2020, 54(2): 40-50.
[3]	葛鑫,程厚富,黄森涛,陈静雯,付甫秀,陈循军,葛建芳. 聚乙烯醇-微晶纤维素-六方氮化硼复合膜制备及性能[J]. 生物质化学工程, 2019, 53(3): 8-14.
[4]	张林,汪辉亮. 具有各向异性结构的聚乙烯醇水凝胶的制备及性能表征[J]. 生物质化学工程, 2019, 53(3): 39-45.
[5]	周家兴,刘志明,李旭. 次磷酸铝添加量对碱木质素基聚氨酯泡沫阻燃性能的影响[J]. 生物质化学工程, 2019, 53(2): 1-6.
[6]	安胜男,马晓军,朱礼智,于丽丽. P34HB/木粉生物复合材料降解过程中结构与性能的变化[J]. 生物质化学工程, 2019, 53(1): 33-39.
[7]	王刚,李义,刘志刚,裴成利,武丽达,佟毅. 聚乳酸/纤维素共混复合材料的研究进展[J]. 生物质化学工程, 2019, 53(1): 54-60.
[8]	谭扬, 马春富. 利用TG-FTIR研究造纸黑液碱木质素的热解机理[J]. 生物质化学工程, 2018, 52(2): 35-41.
[9]	郑玉龙, 李淑颖, 庞帝琼, 杨富裕. 微生物预处理能源草转化生物能源的研究进展[J]. 生物质化学工程, 2018, 52(2): 51-58.
[10]	王玲, 周娇, 马晓军. 壳聚糖/聚羟基丁酸戊酸共聚酯生物降解复合膜的制备[J]. 生物质化学工程, 2017, 51(6): 1-5.
[11]	张翠美, 崔雪静, 孙艳妮, 姜瑞玉, 赵季若, 冯莺. 碱木质素填充天然橡胶的特性研究[J]. 生物质化学工程, 2017, 51(3): 33-40.
[12]	单增宇, 马灼明, 李淑君. 酶解木质素的碱催化温和水热降解[J]. 生物质化学工程, 2017, 51(2): 8-12.
[13]	张雪彦, 金灿, 刘贵锋, 霍淑平, 孔振武. 重金属离子吸附材料的研究进展[J]. 生物质化学工程, 2017, 51(1): 51-58.
[14]	杨伟, 李追, 毕严文, 路进程, 龚承承, 曹伟华, 方桂珍, 马艳丽. 聚丙烯酸接枝碱木质素/酚醛开孔吸水材料的工艺研究[J]. 生物质化学工程, 2015, 49(3): 7-12.
[15]	罗华超, 陈禾木, 陈颖超, 封卫, 王琛, 秦必达, 任世学. 聚乙烯醇/改性碱木质素发泡材料的制备与性能[J]. 生物质化学工程, 2015, 49(2): 1-6.