Page 66 - 201809

·1492· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

磨性、耐疲劳性和生物兼容性，广泛应用于轻工、 素基聚醚多元醇，然后用于聚氨酯泡沫合成。
建筑、储藏、运输等领域 [8-9] 。木质素是由许多苯基 1 实验部分
丙烷（C 9 ）单元结构通过醚键或碳碳键连接的具有
三维结构的高聚物，其中，50%以上的单元结构之 1.1 试剂和仪器
间的连接方式是醚键 [10] 。在木质素的提取过程中， 酶解玉米秸秆残渣来自中石化纤维乙醇项目
催化剂的降解作用使木质素结构中的醚键断裂，得 （以干基质量计，各组分的质量分数如下：木质素
到具有大量羟基的木质素衍生物小分子 [11-12] ，继而 60%，纤维素 8%，半纤维素 2%，灰分 16%，可溶
可以替代聚醚多元醇与多异氰酸酯反应生成聚氨酯 性组分 14%）；NaOH、KOH、苯、浓 H 2 SO 4 、吡啶、
泡沫材料，且木质素稳定的立体网状结构能够有效 邻苯二甲酸酐、无水乙醇、二氧六环、聚乙二醇
提高聚氨酯泡沫的力学性能。 （PEG-400）、甘油、硅油、三乙烯二胺溶液（A33）、
虽然可以将木质素以物理填充的方式直接添加 二丁基二月桂酸锡、甲基膦酸二甲酯、环戊烷，AR，
到聚氨酯泡沫中，但木质素与传统聚醚或聚酯多元 国药集团化学试剂有限公司；聚醚多元醇 4110、聚
醇相容性较差，致使反应活性基团数量较少，从而 醚多元醇 403，工业级，广州弘纳化工有限公司；
影响聚氨酯泡沫的产品性能，因此，需要对木质素 二苯基亚甲基二异氰酸酯（聚合 MDI，异氰酸根质
进行改性以提高其反应活性及其溶解性。液化技术
量分数 30%~32%），烟台万华股份有限公司。
是近年来迅速发展的新兴生物质改性技术，在一定
2 L 高压反应釜，烟台科立化工设备有限公司；
温度、压力下借助液化溶剂的作用将木质生物材料 旋转蒸发仪，上海雅荣生化设备有限公司；SHZ-D
由固态转化为液态的热化学过程 [13] 。聚乙二醇
（Ⅲ）型循环水式真空泵，巩义市予华仪器有限公
（PEG-400）作为一种常用的木质素液化试剂，同
司；Nicolet 6700 型傅里叶红外光谱仪，美国 Thermo
时加入少量的丙三醇作为辅助试剂可以抑制液化产
物的缩合反应；另外，由于聚乙二醇和丙三醇等小 Fisher 有限公司；Netzsch STA449F3 型同步热分析
分子多羟基化合物本身可以与异氰酸酯单体发生聚 仪，德国耐驰有限公司；CMT4304 型电子万能试验
合反应，因此，木质素液化产物无需分离便可直接 机，美特斯工业有限公司；JEM7500F 型扫描电子
用于聚氨酯材料的制备。 显微镜，日本 JEOL 公司。
本研究以玉米秸秆的酶解残渣为原料，经酶解 1.2 木质素基聚氨酯泡沫的合成
木质素成分的精制提纯、液化改性后制备得到木质 木质素基聚氨酯泡沫的合成过程如图 1 所示。

图 1 木质素基聚氨酯泡沫合成过程示意图
Fig. 1 Schematic drawing of synthetic procedures of lignin-based polyurethane foam

1.2.1 木质素的精制 2677.8 — 94 测定，酸溶木质素含量根据 GB/T
称取 60 g 酶解玉米秸秆残渣粉碎至 100 目，在 10337—2008 测定。
100 ℃真空干燥 12 h；然后加入不锈钢耐压釜中，按 1.2.2 木质素的液化
照固液比 1∶20（即 1 g 固体原料加入 20 mL 溶液）加 将 6 g 精制木质素加入 12 g PEG-400 和 3 g 丙
入 1.2 L 体积分数为 50%的乙醇溶液，再加入 6 g NaOH 三醇混合溶剂中，混匀后加热至 120 ℃，搅拌反应
作为催化剂，混匀后加热至200 ℃，在搅拌转速300 r/min 30 min。反应结束后，降至室温，得到深棕色木质
条件下反应 2 h。反应结束后，降至室温，过滤，将 素基聚醚多元醇，待用。
木质素溶液与不溶物分离，滤液进行减压蒸馏回收 木质素液化率的测定：称取 1 g 液化产物，加
乙醇，固体水洗至中性后，于 100 ℃干燥，待用。 入 10 mL 1,4-二氧六环水溶液（体积分数 20%），搅
木质素提取率/%=木质素产品质量/原料中木质 拌 5 min，过滤分离，滤渣水洗 3 次后，于 100 ℃条
素质量×100 件下干燥、称重。
木质素产品纯度为产品中酸溶木质素与酸不溶 木质素的液化率/%=（液化前木质素质量液化
木质素两者含量之和，酸不溶木质素含量根据 GB/T 残渣质量）/液化前木质素质量×100