木质素溶剂热降解研究

论文摘要

木质素是自然界第二大可再生生物质资源,主要是由烷基酚单元交联在一起的空间网状高聚物,目前的利用效率低下。本文拟探索采用溶剂热降解的方法来利用木质素资源,将木质素降解为小分子产物,如有机酸、羧基或醛基酚类化合物,具有很高的利用价值。首先,本文就甲醇体系中的碱木质素降解过程进行了研究。甲醇热降解碱木质素可获得多种单环芳香族化合物,其中,降解产物结构以愈创木基结构为主。碱木质素经降解后,重均分子量Mw从12600降为600左右,且不溶物产物结构主要为C-C缩合键构成的高聚物,醚键结构在红外和热重分析中的信号非常微弱,说明醚键在降解过程中绝大部分被打断,只有极少量存在于不溶物中。其次,进行了碱木质素降解反应影响因素的研究,包括反应时间、温度、水含量三个因素。延长反应时间有利于提高邻二甲氧基乙基苯和愈创木基丙基苯产率,但会使愈创木酚的产率下降；反应温度对反应速率的影响显著,在木质素降解反应中,反应温度设定在300℃以上为宜；甲醇/水共溶剂体系不利于愈创木酚类,如愈创木酚,愈创木基甲苯,2-甲氧基-3甲基苯酚,邻二甲氧基乙基苯和愈创木基乙酰基苯等产物的生成或存在。甲醇体系与共溶剂体系相比,后者降解所得TIS不溶物中重组分较多,共溶剂体系更易使反应发生结焦。最后,基于碱木质素的甲醇降解反应研究,将甲醇热解木质素的方法应用于杉木中木质素的降解反应,使重均分子量为几十万的杉木降解为Mw=200～800的低分子产物。杉木主要是愈创木丙烷结构组成的高分子化合物,因此,产物是以愈创木基单元结构为主的单环芳香族化合物。温度对杉木降解反应的影响较为显著,取300～350℃为宜。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 符号说明
• 1 引言
• 1.碱木质素甲醇热降解反应研究
• 2.杉木甲醇热降解反应研究
• 2 文献综述
• 2.1 木质素的结构
• 2.2 木质素降解方法
• 2.3 木质素表征方法
• 2.4 木质素降解存在的难点和问题
• 3 实验技术及流程
• 3.1 实验步骤及定量方法
• 3.2 试剂清单
• 3.3 分析测试方法
• 4 碱木质素在甲醇中的热降解
• 4.1 甲醇降解碱木质素的TS产物分析
• 4.1.1 TS产物结构
• 4.1.2 TS产物产率
• 4.1.3 降解反应影响因素
• 4.1.4 TS产物分子量分布
• 4.2 碱木质素降解TIS不溶物表征
• 4.2.1 FT-IR分析
• 4.2.2 TG分析
• 4.3 碱木质素甲醇热降解反应机理分析
• 4.4 小结
• 5 杉木降解研究
• 5.1 杉木的组成分析
• 5.2 甲醇热降解杉木
• 5.2.1 TS产物结构分析
• 5.2.2 TS产物分子量分布
• 5.2.3 TIS不溶物热重分析
• 5.3 溶剂的选择
• 5.4 小结
• 6 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 硕士阶段取得的研究成果