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玉米秸秆乙醇发酵残渣液化制备聚氨酯泡沫的研究

作　者: 韦冰
导　师: 谌凡更
学　校: 华南理工大学
专　业: 轻工技术与工程
关键词: 玉米秸秆发酵残渣液化聚氨酯泡沫
分类号: TQ328.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

以玉米秸秆制备燃料乙醇所得到的发酵残渣（以下简称“发酵残渣”）为原料，在聚乙二醇等多羟基醇中，以浓硫酸为催化剂，进行液化反应，得到植物纤维基多元醇，并以该种液化产物代替部分聚醚多元醇，用于聚氨酯硬泡的制备。通过对液化产物及残渣进行分析，研究了液化反应的影响因素。实验结果表明：发酵残渣在液化试剂PEG200/甘油（质量比7︰3）中，当液化温度为160℃，时间为2h，液固质量比为4︰1，催化剂浓硫酸用量为液化试剂质量的4%时，液化率最高，达64.54%。此时，液化产物羟值为349mgKOH/g，黏度为979mPa·s，且液化残渣中木质素及灰分含量分别为16.45%和24.53%。发酵残渣苯醇抽提物在上述液化条件下液化率可达96.59%，其液化产物的羟值及黏度分别为474mgKOH/g和791mPa·s，也可用于聚氨酯硬泡的制备。聚氨酯泡沫性能研究表明，当液化产物用量较低时，增加液化产物能使泡沫的强度增大。当液化产物添加量为多元醇组分的40%时，所得聚氨酯密度和压缩强度分别为34.84kg/m~3和137kPa。随着液化产物添加量的继续增大，泡沫结构规整性变差，压缩强度逐渐下降。TG分析表明液化产物的使用有助于提高泡沫初始降解温度，但残碳量上升。将具有不同残渣率的液化产物用于发泡，结果表明液化产物中固体杂质的存在有助于提高泡沫的密度和压缩强度。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-27
  1.1 研究背景和意义  11-14
    1.1.1 聚氨酯泡沫发展概况  11-12
    1.1.2 燃料乙醇的生产以及其废弃物处理  12-14
  1.2 植物纤维原料及其液化技术  14-23
    1.2.1 植物纤维原料基本组成及结构特征  14-16
    1.2.2 植物纤维原料液化技术  16-19
    1.2.3 植物纤维原料液化机理  19-22
      1.2.3.1 纤维素液化机理  20-21
      1.2.3.2 木质素液化机理  21-22
    1.2.4 植物纤维原料液化产物的应用  22-23
  1.3 植物纤维液化产物制备聚氨酯  23-25
    1.3.1 聚氨酯合成原理  23-24
    1.3.2 植物纤维基聚氨酯的制备及应用  24-25
      1.3.2.1 植物纤维原料基聚氨酯  24-25
      1.3.2.2 植物纤维原料特定组分制备聚氨酯  25
  1.4 本课题目的和意义  25-27
第二章玉米秸秆发酵残渣的液化  27-44
  2.1 实验材料和仪器  27-28
  2.2 实验方法  28-30
    2.2.1 玉米秸秆发酵残渣基本成分测定  28
    2.2.2 玉米秸秆发酵残渣的液化  28
    2.2.3 原料液化率及液化产物残渣率测定  28-29
    2.2.4 液化产物结构分析  29
    2.2.5 液化产物羟值测定  29
    2.2.6 液化残渣结晶度测定  29-30
    2.2.7 液化残渣形貌观察  30
  2.3 结果与讨论  30-43
    2.3.1 玉米秸秆发酵残渣成分分析  30-35
    2.3.2 液化反应的研究  35-38
      2.3.2.1 液化试剂对液化反应的影响  35-36
      2.3.2.2 液化时间和温度的影响  36-37
      2.3.2.3 催化剂用量对发酵残渣液化效果的影响  37-38
    2.3.3 液化产物的结构特性  38-39
      2.3.3.1 红外光谱  38-39
      2.3.3.2 液化产物羟值  39
    2.3.4 液化残渣分析  39-41
      2.3.4.1 液化残渣的化学组成  39-40
      2.3.4.2 液化残渣形貌  40-41
    2.3.5 发酵残渣中苯醇抽提物的液化  41-43
  2.4 本章小结  43-44
第三章生物质基聚氨酯泡沫的制备及其性能研究  44-56
  3.1 实验材料和仪器  44-45
  3.2 实验内容  45-46
    3.2.1 聚氨酯泡沫的合成  45
    3.2.2 泡沫密度和压缩强度  45-46
    3.2.3 泡沫形貌观察  46
    3.2.4 泡沫热稳定性  46
  3.3 结果与讨论  46-55
    3.3.1 液化产物固体残渣含量对聚氨酯泡沫的影响  46-49
      3.3.1.1 液化产物中残渣对泡沫力学性能的影响  46-48
      3.3.1.2 液化产物中残渣含量对泡沫形貌的影响  48-49
    3.3.2 液化产物添加量对聚氨酯泡沫的影响  49-51
      3.3.2.1 液化产物添加量对泡沫力学性能影响  49-50
      3.3.2.2 液化产物添加量对泡沫形貌的影响  50-51
    3.3.3 生物质基聚氨酯泡沫的化学结构  51-52
    3.3.4 聚氨酯泡沫的热稳定性  52-53
    3.3.5 由苯醇抽提物液化产物合成的聚氨酯泡沫的性能  53-55
  3.4 本章小结  55-56
结论  56-58
  一、本论文主要研究结论  56-57
  二、本论文创新之处  57
  三、本论文有待完善之处  57-58
参考文献  58-64
攻读硕士学位期间取得的研究成果  64-65
致谢  65-66
附件  66

玉米秸秆乙醇发酵残渣液化制备聚氨酯泡沫的研究

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