授课用-生物质复合材料课件

生物质复合材料

Byyangxiao生物质复合材料

Byyangxiao1一、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、纤维素基功能高分子五、木质素基高分子材料一、背景和意义2生物质资源状况：作物秸秆约7亿吨/年林业剩余物约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、背景和意义木质纤维素生物质资源状况：作物秸秆约7亿吨/年一、背景和意义木质3生物质材料的制备途径生物质聚羟基脂肪酸酯可降解塑料高分子材料其他生物质材料微生物合成改性、接枝、复合聚乳酸木质纤维素淀粉生物降解一、背景和意义生物质材料的制备途径生物质聚羟基脂肪酸酯可降解塑料微生45纤维素是地球上最古老和最丰富的天然高分子，也一直是人类衣食住行的主要来源，是自然界取之不尽的可再生资源生物质独特作用5纤维素是地球上最古老和最丰富的天然高分子，也一直是人类衣食5二、纤维素基高分子材料全球通过光合作用，每年长出植物约10000亿吨，其中纤维素至少有80%，8000亿T/a；木质素占15%，约1500亿T/a目前世界高分子材料的产量大约2亿多吨/a，0.02%

分子链上存在高反应性的羟基OHOHOHCH2OHOHHOHOHCH2OHOHOHOHCH2OHOOOOn二、纤维素基高分子材料全球通过光合作用，每年长出植物约106技术路线木质纤维素偶联化热反应高效分离木质素半纤维素纤维素加工技术复合技术化学改性单体接枝液化酯化细乳液发泡合金化增强材料降解材料泡沫材料复合乳液纳米化技术功能化技术内塑化纤维素智能材料吸附材料技术路线木质纤维素偶联化热反应高效分离木质素半纤维素纤维素加7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共混型产品：得到部分降解以及全降解塑料二、纤维素基高分子材料8纤维素化学改性挤出加工生物质基塑料粒子薄膜吹塑复合降解薄膜二、纤维素基高分子材料纤维素化学改性挤出加工生物质基塑料粒子薄膜吹塑复合降解薄膜二9纤维素纤维素溶液纤维素月桂酸酯薄膜纤维素超声溶解纤维素溶液和内塑化过程二、纤维素基高分子材料纤维素纤维素溶液纤维素月桂酸酯薄膜纤维素超声溶解纤维素溶液和10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24小时后体积电阻大于2.5×108Ω,击穿强度大于7.8Kv/mm木质纤维素氨基模塑料高绝缘耐候环氧材料二、纤维素基高分子材料高性能木质纤维素/热固性树脂增强材料木质纤维素氨基模塑料高绝11三、纤维素基杂化乳液

硝基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的制备三、纤维素基杂化乳液硝基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的制备12硝基纤维素硝基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的形态对比聚丙烯酸酯共聚物共混物硝基纤维素硝基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的形态对比聚丙烯酸酯13

杂化聚合物有更好的均一性，看不到EC分子物理共混EC杂化乳液乙基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的微观结构三、纤维素基杂化乳液

杂化聚合物有更好的均一性，看不到EC分子物理共混EC杂化乳14CelluloseCellulose－AAmicelle纤维素纳米空心球的制备利用中空结构能够包裹药物四、纤维素基功能高分子

CelluloseCellulose－AA纤维素纳米空心球的157.羟丙基纤维素纳米微球直径为：50-100nm规则球形结构体外药物释放细胞毒性抗肿瘤药物奥沙利铂的包裹效率达到70%，载药量大于7%，体外可长效稳定的释放4天以上。和自由药物相比，具有良好的体外抗肿瘤效果四、纤维素基功能高分子

7.羟丙基纤维素纳米微球直径为：50-100nm体外药物释放16a是形貌图，b是对应的磁性图，显然这些纳米微球是中空的磁性球。磁滞曲线和莫斯堡尔谱征实磁性的存在磁性AFM图四、纤维素基功能高分子

a是形貌图，b是对应的磁性图，显然这些纳米微球是中空的磁性球17五、木质素基高分子材料自然界中仅次于纤维素的天然高分子材料。是由苯丙烷结构单元相互以一定方式聚合起来的复杂的芳香族聚合物，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五、木质素基高分子材料自然界中仅18秸秆丁醇木质素产生的简单工艺流程生物丁醇制备工艺流程示意图非粮生物质原料生物酶水解固体残渣木质素溶液固体残渣木质素提取纤维素木质素糖液发酵精馏乙醇丙酮丁醇五、木质素基高分子材料秸秆丁醇木质素产生的简单工艺流程生物丁醇制备工艺流程示意图非19Foamableresin+Vesicant

++Foamstabilizer

Curingagent

heatFlameratardantfoam(polysorbate80)(mixedacid)(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Foamableresin+Vesicant++Foa20木质素-酚醛泡沫材料的泡孔结构

Lignin%=30%Lignin%=40%泡沫材料中多数为闭孔结构五、木质素基高分子材料木质素-酚醛泡沫材料的泡孔结构Lignin%=30%Lig21研究成果应用前景分析吸附树脂杂化乳液纤维素增强模塑料

载药纳米微粒

可降解塑料聚氨酯水处理、环保材料保温材料、建材包装材料医用材料农用材料

汽车材料电器、日用品药物缓释产品

涂料、胶黏剂、建筑材料、

汽车工业

生物质研究成果应用前景分析吸附树脂杂化乳液纤维素载药可降解塑料聚氨22美国、欧盟、日本等均制定了生物质材料的大规模研制计划；美国的战略目标是到2020年，生物质材料取代全国石化原料制成材料的25%我国林生物质资源丰富，加快生物质新材料的发展，必将为能源替代和林业产业拓展作出贡献美国、欧盟、日本等均制定了生物质材料的大规模研制23请批评指正！

谢谢！请批评指正！

谢谢！24生物质复合材料

Byyangxiao生物质复合材料

Byyangxiao25一、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、纤维素基功能高分子五、木质素基高分子材料一、背景和意义26生物质资源状况：作物秸秆约7亿吨/年林业剩余物约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、背景和意义木质纤维素生物质资源状况：作物秸秆约7亿吨/年一、背景和意义木质27生物质材料的制备途径生物质聚羟基脂肪酸酯可降解塑料高分子材料其他生物质材料微生物合成改性、接枝、复合聚乳酸木质纤维素淀粉生物降解一、背景和意义生物质材料的制备途径生物质聚羟基脂肪酸酯可降解塑料微生2829纤维素是地球上最古老和最丰富的天然高分子，也一直是人类衣食住行的主要来源，是自然界取之不尽的可再生资源生物质独特作用5纤维素是地球上最古老和最丰富的天然高分子，也一直是人类衣食29二、纤维素基高分子材料全球通过光合作用，每年长出植物约10000亿吨，其中纤维素至少有80%，8000亿T/a；木质素占15%，约1500亿T/a目前世界高分子材料的产量大约2亿多吨/a，0.02%

分子链上存在高反应性的羟基OHOHOHCH2OHOHHOHOHCH2OHOHOHOHCH2OHOOOOn二、纤维素基高分子材料全球通过光合作用，每年长出植物约1030技术路线木质纤维素偶联化热反应高效分离木质素半纤维素纤维素加工技术复合技术化学改性单体接枝液化酯化细乳液发泡合金化增强材料降解材料泡沫材料复合乳液纳米化技术功能化技术内塑化纤维素智能材料吸附材料技术路线木质纤维素偶联化热反应高效分离木质素半纤维素纤维素加31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共混型产品：得到部分降解以及全降解塑料二、纤维素基高分子材料32纤维素化学改性挤出加工生物质基塑料粒子薄膜吹塑复合降解薄膜二、纤维素基高分子材料纤维素化学改性挤出加工生物质基塑料粒子薄膜吹塑复合降解薄膜二33纤维素纤维素溶液纤维素月桂酸酯薄膜纤维素超声溶解纤维素溶液和内塑化过程二、纤维素基高分子材料纤维素纤维素溶液纤维素月桂酸酯薄膜纤维素超声溶解纤维素溶液和34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24小时后体积电阻大于2.5×108Ω,击穿强度大于7.8Kv/mm木质纤维素氨基模塑料高绝缘耐候环氧材料二、纤维素基高分子材料高性能木质纤维素/热固性树脂增强材料木质纤维素氨基模塑料高绝35三、纤维素基杂化乳液

硝基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的制备三、纤维素基杂化乳液硝基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的制备36硝基纤维素硝基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的形态对比聚丙烯酸酯共聚物共混物硝基纤维素硝基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的形态对比聚丙烯酸酯37

杂化聚合物有更好的均一性，看不到EC分子物理共混EC杂化乳液乙基纤维素-丙烯酸酯杂化细乳液的微观结构三、纤维素基杂化乳液

杂化聚合物有更好的均一性，看不到EC分子物理共混EC杂化乳38CelluloseCellulose－AAmicelle纤维素纳米空心球的制备利用中空结构能够包裹药物四、纤维素基功能高分子

CelluloseCellulose－AA纤维素纳米空心球的397.羟丙基纤维素纳米微球直径为：50-100nm规则球形结构体外药物释放细胞毒性抗肿瘤药物奥沙利铂的包裹效率达到70%，载药量大于7%，体外可长效稳定的释放4天以上。和自由药物相比，具有良好的体外抗肿瘤效果四、纤维素基功能高分子

7.羟丙基纤维素纳米微球直径为：50-100nm体外药物释放40a是形貌图，b是对应的磁性图，显然这些纳米微球是中空的磁性球。磁滞曲线和莫斯堡尔谱征实磁性的存在磁性AFM图四、纤维素基功能高分子

a是形貌图，b是对应的磁性图，显然这些纳米微球是中空的磁性球41五、木质素基高分子材料自然界中仅次于纤维素的天然高分子材料。是由苯丙烷结构单元相互以一定方式聚合起来的复杂的芳香族聚合物，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五、木质素基高分子材料自然界中仅42秸秆丁醇木质素产生的简单工艺流程生物丁醇制备工艺流程示意图非粮生物质原料生物酶水解固体残渣木质素溶液固体残渣木质素提取纤维素木质素糖液发酵精馏乙醇丙酮丁醇五、木质素基高分子材料秸秆丁醇木质素产生的简单工艺流程生物丁醇制备工艺流程示意图非43Foamableresin+Vesicant

++Foamstabilizer

Curingagent

heatFlameratardantfoam(polysorbate80)(m