完全可生物降解的制浆废液木质素与丙烯酸酯的新型热塑性接枝共聚物

Lignin is an essential component of pulping waste liquor, while it is one of the significant renewable natural polymers which come from plants, but it has not been made full use so far. A biodegradable lignin-copolyacrylate graft copolymer is to be designed and prepared, whose copolyacrylate part is a copolymer of acrlylates and a biodegradable monomer, and with ended hydroxyl. Lignin and copolyacrylate are linked by macromolecules reaction which forms a novel biodegradable graft copolymer with thermoplasticity and mechanical properties just like general plastics. The interactions between its performances and structures are to be explored. The study is beneficial to preparing biodegradable materials via grafting natural polymers and synthetic polymers. If the graft copolymer prepared by molecular designing is commercially used which will make full use of lignin, one of the significant renewable natural polymers. It can prolong the carbon cycle time in the nature and relatively reduce the carbon emission. At the same time, it can decrease the dependence on the non-renewable fossil resource. At the other hand, the graft copolymer is biodegradable and environmentally friendly, which can contribute to sustainable development.

木质素是制浆造纸工业所产生的制浆废液的主要成分，同时也是一种重要的可再生植物高分子，目前还远未被充分利用。本项目拟设计合成一系列兼具天然高分子与合成高分子优点的木质素-丙烯酸酯接枝共聚物。其丙烯酸酯接枝链由丙烯酸酯和具有生物降解活性的单体共聚合而成，从而使接枝共聚物整体皆具有生物降解活性。同时在丙烯酸酯链末端引入活性端基，方便其与木质素进行大分子反应而形成接枝共聚物。这种共聚物拥有类似于普通热塑性高分子材料的热、力学性能。研究其结构和性能之间的相互关系，可为以天然聚合物与合成聚合物为原料接枝制备可生物降解材料领域的研究积累理论依据和实践经验。这种经分子设计合成的共聚物，一方面可以提高对木质素这种可再生植物资源的利用，延长其在生物界中的碳循环周期，相对降低碳排放，同时可以降低人们对石化资源的依赖，减低其开采强度；另一方面，因其可生物降解性而可以降低其废弃时对环境的破坏，实现可持续发展。

木质素是制浆造纸工业所产生的制浆废液的主要成分，同时也是一种重要的可再生植物高分子，目前还远未被充分利用。设计并合成了一种兼具天然高分子与合成高分子优点的木质素-丙烯酸酯接枝共聚物。其丙烯酸酯接枝链由丙烯酸酯和具有生物降解活性的单体共聚合而成，从而使接枝共聚物整体皆具有生物降解活性。在丙烯酸酯链上引入活性端基，与木质素进行大分子反应而形成接枝共聚物。这种共聚物拥有类似于普通热塑性高分子材料的热、力学性能。.作为分子设计的一部分，研究了丙烯酸酯的RAFT调介聚合行为，发现要使RAFT调介聚合成为可控聚合，在单体与自由基活性和RAFT试剂链转移能力之间必须存在某种匹配关系。.研究了丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸羟乙酯的溶液共聚和乳液共聚以及甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸羟乙酯-4-乙烯基吡啶的无皂乳液共聚，发现凡是能够提高自由基总量的因素，如较高的引发剂用量、较高的反应温度等，或不改变自由基总量而降低自由基浓度的因素，如较慢的加液速度等，有利于提高产率；凡是能够提高增长反应相对速率的因素如较慢的加液速度、较低的引发剂用量、较低的反应温度、较低的丙烯酸羟乙酯配比等，有利于提高产物平均分子量；凡是能够维持自由基与单体比例不变的因素，如较快的加液速度、合适的引发剂用量、合适的单体配比等，有利于降低聚合物的多分散性指数。这些数据待进一步充实后可建立起相应的理论模型。.研究了丙烯酸酯共聚物与木质素的接枝，发现丙烯酸酯共聚物的接枝接近完全；木质素参与反应的概率与分子量有关，高分子量者最高，低分子量者次之，中等分子量者最低；低分子量木质素与聚丙烯酸酯形成以聚丙烯酸酯为主链的悬挂式接枝共聚物，较高分子量木质素则与聚丙烯酸酯形成以木质素为核的包覆式接枝共聚物，两者往往共存于同一接枝分子中；接枝产物中基本不存在交联结构。