生物质化学工程

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橡胶木纤维素纳米纤丝/二氧化锰/碳纳米管柔性电极材料的制备及表征

郑丁源,岳金权,岳大然,李梦扬,张显权

2019 (6): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2019.06.001

摘要 ( 722 )

HTML ( 1095364776 )

PDF(5378KB) ( 1072 )

以橡胶木为原料，通过化学处理得到橡胶木纯化纤维素(PCF)，在此基础上通过高速剪切结合超声波处理制备得到纤维素纳米纤丝(CNF)。通过单相合成法制备二氧化锰(MnO₂)纳米片。以CNF为结构支撑体，MnO₂纳米片和碳纳米管(CNTs)作为活性电极物质，通过真空抽滤的方式制备CNF/MnO₂/CNTs柔性电极材料。采用多种手段对CNF、MnO₂以及电极材料的结构性能进行表征，并测试了电极材料的电化学性能。结构性能表征结果表明：CNF的直径为3~10 nm，具有大的长径比，是很好的结构支撑体，CNF为纤维素Ⅰ型结构；MnO₂纳米片为片层花瓣状结构，晶型为δ型。电化学性能测试结果表明：在扫描速率为50 mV/s时电极材料的比电容值为78.45 F/g，在电流密度为0.1 A/g时的电极材料比电容值为97.02 F/g，在低频区时，交流阻抗(EIS)曲线的直线部分斜率较大，表明电极材料具有良好的电容特性，在200次充放电循环测试过程中，电极材料的电容保留率始终维持在99%左右，表明该电极材料具有良好的电化学性能并且具有一定的柔性变形能力，可用作超级电容器的电极材料。

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亚硫酸处理双组分豆粕胶黏剂的应用性能研究

陈家宝,王广彬,南静娅,王利军,王春鹏,储富祥

2019 (6): 9-14. doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2019.06.002

摘要 ( 464 )

HTML ( 144 )

PDF(582KB) ( 863 )

以豆粕粉为主要原料，采用常温复配手段制备双组分豆粕胶黏剂，分析了亚硫酸添加量对胶黏剂的物理性能、固化黏弹性能及其制备的胶合板胶合强度的影响，并通过FT-IR对亚硫酸处理制得的双组分豆粕胶进行了结构表征。研究结果表明：亚硫酸能够降低胶黏剂体系的黏度，且当亚硫酸添加量为6%时，双组分豆粕胶黏剂的黏度和pH值适中，红外表征显示亚硫酸的加入能够促进蛋白质水解，暴露更多的活性基团。在120~150 ℃范围内，固化交联程度较高，固化黏弹性能较优，且用其制备的三层胶合板可满足国家标准Ⅰ类和Ⅱ类胶合板的要求，胶合强度分别达到了1.02MPa(100 ℃)和1.24 MPa(63 ℃)。

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活塞式航空发动机燃用生物航煤与RP-3燃料的适用性对比

杨飞,陈伟,张晨,罗刚,徐俊明,李芳琳

2019 (6): 15-21. doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2019.06.003

摘要 ( 956 )

HTML ( 1406550039 )

PDF(2265KB) ( 890 )

以大豆油为原料，经催化裂解、精馏、芳构化和加氢过程制备生物航煤，并分析了其组成及理化性能；进一步采用活塞式航空发动机进行发动机台架试验，对比分析了生物航煤与RP-3燃料的燃用适用性。研究结果表明：生物航煤的基本组成为直链烷烃74.54%、环烷烃13.04%、芳香烃10.31%、醚类1.07%和非α-链烯烃1.04%；生物航煤的热值较高(44.4 MJ/kg)，冰点低(-48 ℃)，但黏度较高(2.11 mm²/s)。与RP-3燃料相比，生物航煤具有更低的启动温度；温升速度(相差4 ℃之内)、油耗(相差小于0.02 g/s)与RP-3燃料接近，当发动机转速超过4 200 r/min时，过量空气系数波动较大(0.8~1.2)，燃烧状态恶化。台架试验后发动机拆解检查发现，燃用生物航煤后出现结焦积炭现象，这是由于该批次生物航煤黏度较大(>2 mm²/s)，对雾化效率、燃烧充分程度等发动机工作性能产生影响。

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十一烯酸基乳化剂制备及应用研究

张永贺,付高位,金立维

2019 (6): 22-26. doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2019.06.004

摘要 ( 469 )

HTML ( 199 )

PDF(503KB) ( 720 )

利用十二醇(DA)与十一烯酸(UA)/马来酸酐(MAH)共聚物通过酯化反应制备了UMA-DA聚合物，并将聚合物作为乳化剂用于UA与甲基丙烯酸甲酯(MMA)的乳液聚合中。FT-IR分析表明：DA中的羟基与UMA共聚物中的酸酐发生了反应。¹H NMR结果表明：在δ 3.2~3.4处有明显的—O—CH₂—质子信号，表明成功制备了UMA-DA共聚物。通过表面张力法对UMA皂化物的临界胶束浓度(CMC)值进行了测定，UMA-DA的CMC值为9.6 g/L，此时表面张力γ_CMC为23.04 mN/m, UMA-DA的γ_CMC值要远低于纯水(71.97 mN/m)。在乳液聚合时，随UMA-DA用量的不断增加，乳液粒径和粒径分散系数(PDI)增大，凝胶率逐渐减小。当自制乳化剂UMA-DA用量为总单体的10%且UA与MMA质量比10 : 90时乳液较为稳定，总单体转化率为98.1%。

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杏壳木质素的结构表征及其热解特性研究

马欢欢,万意凌,谢凌翔,孟凡蕊,周建斌

2019 (6): 27-32. doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2019.06.005

摘要 ( 563 )

HTML ( 2640 )

PDF(1303KB) ( 952 )

为研究杏壳木质素的结构、热解特性及其产物的生成规律，通过硫酸脱除法从杏壳中分离出杏壳木质素，并通过红外光谱(FT-IR)和核磁共振(NMR)对其结构组成进行表征，利用热重及热重-红外联用分析研究其热解产物生成特性。研究结果表明：硫酸脱除法得到的杏壳木质素得率为30.42%，红外光谱图显示有较强的紫丁香基峰，还有一定量的愈创木基，二维核磁共振图谱表明杏壳木质素中有紫丁香基(S)、愈创木基(G)和对羟基苯基(H)3种木质素结构单元，属于SGH型木质素。热重及热重-红外联用分析表明杏壳木质素热解过程主要分为3个阶段，主要热解阶段发生在150~650 ℃之间的较宽温度范围内，360 ℃时热失重速率最大，热解产物主要为H₂O、CO、CO₂、CH₄以及醇、醛、酚、酸等。杏壳木质素中苯丙烷侧链上醚键和苯环间醚键断裂及挥发分二次裂解使CO的析出温度范围较宽，在200~700 ℃之间；羧基和羰基等官能团不稳定易断裂和重整，使CO₂的析出温度范围较窄，在250~650 ℃之间；苯丙烷侧链的断裂和苯环上甲氧基官能团的去甲基化反应，以及芳香环的深度断裂，使CH₄的析出在400和600 ℃时呈现2个峰值。

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离子色谱法测毛竹竹叶单糖和糖醛酸组成

张强,季红福,周燕,范煜,葛青,肖竹钱,毛建卫

2019 (6): 33-38. doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2019.06.006

摘要 ( 610 )

HTML ( 100 )

PDF(467KB) ( 864 )

以离子色谱建立了一种简便、快速、准确测定木质纤维基单糖组成的方法。采用Dionex ICS-5000⁺离子色谱仪，以CarboPAC^TM PA10 (4 mm×250 mm)阴离子交换柱为分离柱，脉冲安培检测器进行检测，氢氧化钠-乙酸钠进行梯度洗脱，同时检测7种常见单糖和2种糖醛酸，结果表明：在各自线性范围内线性关系良好(R²≥0.999 0)，精密度相对标准偏差(RSD)均小于3%，加标回收率98.53%~118.63%，重复性RSD均小于1.16%，检测限为0.01~ 1 mg/L，定量限为0.05~3 mg/L。对竹叶水解液的单糖组成进行了测定，结果表明：竹叶水解液是由阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和木糖组成，相应单糖的物质的量比为n(阿拉伯糖) : n(半乳糖) : n(葡萄糖) : n(木糖)=2.9 : 0.7 : 8.2 : 9.7。说明该方法可用于木质纤维基单糖的检测。

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茶皂素提取条件的优化及纯化研究

孙万里

2019 (6): 39-44. doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2019.06.007

摘要 ( 698 )

HTML ( 3162121 )

PDF(550KB) ( 909 )

以油茶茶籽粕为原料，采用乙醇水溶液提取茶皂素。在茶籽粉和乙醇料液比1 : 9(g : mL)，乙醇体积分数60%，提取温度60 ℃和提取时间3 h的最佳条件下茶皂素的提取得率达14.9%。用NKA-9型大孔吸附树脂吸附纯化茶皂素粗品，树脂静态吸附与解吸结果表明：树脂静态吸附茶皂素粗提液0.5 h基本饱和，体积分数80%乙醇解吸率为91.1%；动态吸附与解吸时，上样流速8 mL/min较佳，吸附率为66.04%，体积分数80%乙醇洗脱，洗脱流速5.0 mL/min，洗脱体积50 mL时，可使流出液中茶皂素质量浓度在1.25~1.57 g/L之间，茶皂素纯度为95%。

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左旋海松酸的分离及其理化数据测试

齐志文,王成章,蒋建新

2019 (6): 45-50. doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2019.06.008

摘要 ( 653 )

HTML ( 1903656967 )

PDF(558KB) ( 964 )

采用胺化法从松脂中分离左旋海松酸，然后利用超声波辅助左旋海松酸粗品重结晶进行纯化，通过单因素和正交试验优化左旋海松酸分离的工艺条件，得到的最佳工艺条件为：无水乙醇用量20 mL(1 g左旋海松酸)，结晶温度0 ℃，超声波频率为53 kHz，重结晶次数为2次，此条件下得到的左旋海松酸纯度达97%。超声波辅助左旋海松酸重结晶，大幅度缩短了晶体成核时间，5~6 h可得到晶型细小均匀分散的长方型片状透明晶体。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振(¹H NMR, ¹³C NMR)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)表征了纯化后左旋海松酸的分子结构，依据氧弹量热法、TG-DSC法和基团贡献法分析得到左旋海松酸的标准摩尔生成焓(Δ_fH_m^?)-700.23 kJ/mol和熔化焓94.99 kJ/mol。

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生物质基甘油缩醛和缩酮的合成研究进展

肖泽,常春,白净,陈俊英,李攀,韩秀丽

2019 (6): 51-58. doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2019.06.009

摘要 ( 986 )

HTML ( 118603796 )

PDF(569KB) ( 1059 )

甘油作为一种重要的生物质基平台化合物，可以和羰基化合物在酸性催化剂的作用下发生缩合反应生成缩醛和缩酮,缩醛和缩酮可广泛应用于燃料添加剂、香料、兽药制剂、塑化剂和多元醇等领域。从甘油缩醛和缩酮的合成机理出发，简单比较了传统的液体酸催化剂与固体催化剂的催化性能，重点介绍了丙酮甘油缩酮、环己酮甘油缩酮、苯甲醛甘油缩醛、甘油甲醛缩醛和甘油乙酰丙酸酯缩酮等几种重要甘油缩醛和缩酮的合成工艺，并概述了其生产技术，最后展望了生物质基甘油缩醛和缩酮的开发应用前景。

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松香基聚氨酯的研究进展

邵金涛,余彩莉,张发爱

2019 (6): 59-66. doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2019.06.010

摘要 ( 633 )

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PDF(700KB) ( 1076 )

综述了近年来松香在溶剂型聚氨酯、水性聚氨酯、无溶剂型聚氨酯和非异氰酸酯型聚氨酯4个方面的改性方法，发现松香及其衍生物既能有效减少合成溶剂型聚氨酯所需石化原料的用量，还可提高环保型聚氨酯的耐水性能、热力学性能和机械性能，但是仍存在改性聚氨酯手段单一、松香基多元醇相对分子质量较小、反应条件苛刻、应用还不广泛等问题，并对松香改性聚氨酯的发展趋势和研究方向做出展望。

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2019 (6): 67-70.

摘要 ( 201 )

PDF(382KB) ( 510 )

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