為了緩解當(dāng)代資源匱乏的困境，解決木質(zhì)素的利用和污染環(huán)境的難題，探索耐熱型環(huán)氧樹脂材料的開發(fā)的新思路，將木質(zhì)素進(jìn)行溴化改性，從而能替代四溴雙酚A(Tetrabromobisphenol A，TBA)，并與雙酚A(BisphenolA，BPA)混合進(jìn)行環(huán)氧化，制備耐熱型環(huán)氧樹脂，降低生產(chǎn)成本、緩解環(huán)境壓力、提高經(jīng)濟(jì)效益。本實驗將木質(zhì)素與雙酚A按一定比例混合后制備出木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂(Lignin-bisphenolA epoxy resin，LBEP)，分析不同木質(zhì)素添加量對木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂熱穩(wěn)定性的影響;為了進(jìn)一步提高環(huán)氧樹脂的熱穩(wěn)定性，探索和研究木質(zhì)素溴化改性工藝，研究溴化木質(zhì)素添加量對溴化木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂(brominated lignin-bisphenol A epoxy resin，Br-LBEP)熱性能的影響，同時研究雙酚A環(huán)氧樹脂(bisphenolA epoxy resin，LBEP)、木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂和溴化木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂的固化行為。主要研究結(jié)果如下:
(1)對不同溶劑提取木質(zhì)素結(jié)構(gòu)研究，同振動球磨法獲得的竹磨木木質(zhì)素相比，用80%醋酸、90%二氧六環(huán)從蒸爆竹漿中提取木質(zhì)素的得率更高;由于蒸爆過程中，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中的非縮合型結(jié)構(gòu)降解比較強(qiáng)烈，因此不同溶劑從蒸爆竹漿中提取的木質(zhì)素，其硝基苯氧化產(chǎn)物的得率低于竹磨木木質(zhì)素;不同溶劑提取的蒸爆竹漿木質(zhì)素吸熱峰特征不同，80%乙酸、90%二氧六環(huán)、80%甲醇在155℃出現(xiàn)吸熱峰，而95%乙醇提取的木質(zhì)素在163℃才出現(xiàn)吸熱峰，表明95%乙醇提取的木質(zhì)素玻璃化溫度大于其他溶劑提取的木質(zhì)素，熱穩(wěn)定性更好。
(2)對比木質(zhì)素和雙酚A的熱穩(wěn)定性，木質(zhì)素失重起始溫度和峰值溫度分別較雙酚A高112.2℃、3.7℃，木質(zhì)素的熱穩(wěn)定性高于雙酚A，加入木質(zhì)素后，木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂的熱穩(wěn)定性得到提高，當(dāng)木質(zhì)素添加量為10%時，失重峰值溫度比雙酚A環(huán)氧樹脂分別高出7.3℃，質(zhì)量殘留量也高出3.81%。
(3)木質(zhì)素經(jīng)過溴化改性后，紅外光譜證明其分子結(jié)構(gòu)中成功引入溴，測定結(jié)果表明溴含量達(dá)到42%，熱重結(jié)果表明溴化木質(zhì)素具有更好的熱穩(wěn)定性;溴化木質(zhì)素與雙酚A混合制備的溴化木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂的失重起始溫度和峰值溫度比木質(zhì)素-雙酚A環(huán)氧樹脂高，并且隨著溴化木質(zhì)素添加量的增加表現(xiàn)出更好的熱穩(wěn)定性，但溴化木質(zhì)素最多不能超過15%。
(4)對雙酚A環(huán)氧樹脂、木質(zhì)素-雙酚A環(huán)氧樹脂和溴化木質(zhì)素-雙酚A環(huán)氧樹脂的固化行為研究，結(jié)果表明加入木質(zhì)素和溴化木質(zhì)素后，環(huán)氧樹脂在固化過程中固化起始溫度分別降低了1K、8K，固化溫度分別降低了7.5K、12.5K，木質(zhì)素和溴化木質(zhì)素的加入，促進(jìn)了環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng);雙酚A環(huán)氧樹脂、木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂和溴化木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂與聚醚胺D-230的固化反應(yīng)的活化能分別為:46.6138kJ/mol、29.1919kJ/mol、20.0286kJ/mol，逐漸減小，說明加入木質(zhì)素和溴化木質(zhì)素后，環(huán)氧樹脂的固化速率得到提高，也證明溴化改性能夠進(jìn)一步促進(jìn)環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng);雙酚A環(huán)氧樹脂、木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂和溴化木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)級數(shù)均為小數(shù)，說明雙酚A環(huán)氧樹脂、木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂和溴化木質(zhì)素雙酚A環(huán)氧樹脂與聚醚胺D-230之間的反應(yīng)都為復(fù)雜反應(yīng)。
