生物质复合材料省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

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1、生物质复合材料By yangxiaoBy yangxiao第1页一、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、纤维素基功效高分子五、木质素基高分子材料 第2页生物质资源情况：作物秸秆约 7 亿吨/年 林业剩下物约 2 亿吨/年平茬灌木林 1.8 亿吨/年专用能源植物-淀粉、糖、油脂一、背景和意义一、背景和意义木质纤维素木质纤维素第3页生物质材料制备路径生生 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它生物质材料其它生物质材料微微 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

2、 物物 降降 解解一、背景和意义一、背景和意义第4页5纤维素是地球上最古老和最丰富天然高纤维素是地球上最古老和最丰富天然高分子，也一直是人类衣食住行主要起源，分子，也一直是人类衣食住行主要起源，是自然界取之不尽可再生资源是自然界取之不尽可再生资源生物质独特作用第5页二、纤维素基高分子材料 全球经过光合作用，每年长出植物约10000亿吨，其中纤维素最少有80%，8000亿T/a；木质素占15%，约1500亿T/a当前世界高分子材料产量大约2亿多吨/a，0.02%分子链上存在高反应性羟基 OHOHOHCH2OHOHHOHOHCH2OHOHOHOHCH2OHOOOOn第6页技术路线技术路线木质纤维素

3、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效化技术功效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第7页共混型产品：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二、纤维素基高分子材料二、纤维素基高分子材料二、纤维素基高分子材料二、纤维素基高分子材料 第8页纤维素纤维素化学改性化学改性挤出

4、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二、纤维素基高分子材料二、纤维素基高分子材料二、纤维素基高分子材料二、纤维素基高分子材料 第9页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二、纤维素基高分子材料二、纤维素基高分子材料二、纤维素基高分子材料二、纤维素基高分子材料 第10页高性能木质纤维素/热固性树脂增强材料 木质纤维素含量大于60%；弯曲弹性模量大于1600MPa；浸水二十四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

5、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二、纤维素基高分子材料二、纤维素基高分子材料二、纤维素基高分子材料二、纤维素基高分子材料 第11页三、纤维素基杂化乳液三、纤维素基杂化乳液三、纤维素基杂化乳液三、纤维素基杂化乳液 硝基纤维素硝基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液制备丙烯酸酯杂化细乳液制备第12页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形态对比丙烯酸酯杂化细乳液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第13页 杂化聚合物有更加好均一性，看不到杂化聚合物有更加好均一性，看不到EC分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

6、酸酯杂化细乳液微观结构丙烯酸酯杂化细乳液微观结构三、纤维素基杂化乳液三、纤维素基杂化乳液三、纤维素基杂化乳液三、纤维素基杂化乳液 第14页CelluloseCelluloseAAmicelle纤维素纳米空心球制备纤维素纳米空心球制备利用中空结构能够包裹药品利用中空结构能够包裹药品四、纤维素基功效高分子四、纤维素基功效高分子四、纤维素基功效高分子四、纤维素基功效高分子 第15页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品释放体外药品释放细胞毒性细胞毒性抗肿瘤药品奥沙利铂包裹效率到抗肿瘤药品奥沙利铂包裹效率到达达70%，载药量大于，载药量大于7%，体外可

7、长期有效稳定释放体外可长期有效稳定释放4天以天以上。上。和自由药品相比，含有良好体外和自由药品相比，含有良好体外抗肿瘤效果抗肿瘤效果四、纤维素基功效高分子四、纤维素基功效高分子四、纤维素基功效高分子四、纤维素基功效高分子 第16页a a是形貌图，是形貌图，b b是对应磁性图，显然这些纳米微球是中空是对应磁性图，显然这些纳米微球是中空磁性球。磁滞曲线和莫斯堡尔谱征实磁性存在磁性球。磁滞曲线和莫斯堡尔谱征实磁性存在磁性AFM图四、纤维素基功效高分子四、纤维素基功效高分子四、纤维素基功效高分子四、纤维素基功效高分子 第17页五、木质素基高分子材料 自然界中仅次于纤维素天然高分子材料。是由苯丙烷结构单

8、元相互以一定方式聚合起来复杂芳香族聚合物，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第18页秸秆丁醇木质素产生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五、木质素基高分子材料五、木质素基高分子材料五、木质素基高分子材料五、木质素基高分子材料 第19页Foamable resin+Vesica

9、nt +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/cm3五、木质素基高分子材料五、木质素基高分子材料五、木质素基高分子材料五、木质素基高分子材料 第20页木质素-酚醛泡沫材料泡孔结构 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五、木质素基高分子材料五、木质素基高分子材料五

10、、木质素基高分子材料五、木质素基高分子材料 第21页研究结果应用前景分析吸附树脂吸附树脂吸附树脂吸附树脂杂化乳液杂化乳液杂化乳液杂化乳液纤维素纤维素纤维素纤维素增强模塑料增强模塑料增强模塑料增强模塑料 载药载药载药载药纳米微粒纳米微粒纳米微粒纳米微粒 可降解塑料可降解塑料可降解塑料可降解塑料聚氨酯聚氨酯聚氨酯聚氨酯水处理、环境保护材料水处理、环境保护材料水处理、环境保护材料水处理、环境保护材料保温材料、建材保温材料、建材保温材料、建材保温材料、建材包装材料包装材料包装材料包装材料医用材料医用材料医用材料医用材料农用材料农用材料农用材料农用材料 汽车材料汽车材料汽车材料汽车材料电器、日用具电器、

11、日用具电器、日用具电器、日用具药品缓释产品药品缓释产品药品缓释产品药品缓释产品 涂料、胶黏剂、涂料、胶黏剂、建筑材料建筑材料、汽车工业 生物质生物质生物质生物质第22页 美国、欧盟、日本等均制订了生物质材料大规模研制计划；美国战略目标是到，生物质材料取代全国石化原料制成材料25%我国林生物质资我国林生物质资我国林生物质资我国林生物质资源丰富，加紧生物质源丰富，加紧生物质源丰富，加紧生物质源丰富，加紧生物质新材料发展，必将为新材料发展，必将为新材料发展，必将为新材料发展，必将为能源替换和林业产业能源替换和林业产业能源替换和林业产业能源替换和林业产业拓展作出贡献拓展作出贡献拓展作出贡献拓展作出贡献第23页请批评指正！谢谢！第24页