农林生物质半纤维素及衍生物流变机理与应用的研究

本研究属于流体力学、材料学、高分子合成、林产化学等学科交叉研究领域。本项目以相关学科为依托，采用清洁分离技术从农林生物质资源（稻草、蔗渣、麦草、竹子）分离和提纯出七种不同结构的半纤维素，并对其结构进行表征；研究不同溶剂体系中半纤维素的溶解度及溶解机理；探讨制备羧甲基半纤维素、琥珀酰半纤维素、带有羧基基团和乙基甲酰胺半纤维素的影响因素；考察半纤维素及其三种新型衍生物的稳态和动态流体力学性质，主要从聚合物分子结构及分子运动论的角度具体研究半纤维素及衍生物的相对分子质量、分支度、取代度、浓度、频率及温度等因素对流变性能的影响，揭示半纤维素及衍生物的结构对流变性能的影响；考察三种新型半纤维素衍生物作为增强剂对废瓦楞纸浆的影响，揭示它们对纸张的作用机制。本项目为半纤维素及其衍生物的工业应用提供了理论依据，对实现工农业可持续性发展具有积极的意义。

本项目以农业生物质（蔗渣、小麦秸秆和黄竹等）为主要原料，采用高效分离技术和乙醇分级纯化技术，提取了不同结构的木聚糖类型的半纤维素，利用二维核磁表征了半纤维素的化学结构；探索了半纤维素在不同溶剂体系中的溶解机理，并研究了半纤维素的流变特性；依据其构效关系，构建了系列带有羧基的不同化学结构的半纤维素衍生物，并阐明了它们与纸浆的作用机制，对它们的流变特性也进行了深入研究。经过三年的努力研究，在国内外本专业期刊上发表高水平的学术论文16篇，其中在被SCI收录的国际期刊上发表论文12篇（JCR一区3篇，IF>2.0的论文11篇，IF>5.0的2篇），会议论文3篇，EI收录中文期刊论文1篇。参编中英文专著2部，申请发明专利4件，授权专利4件。获得省部级一等奖1项（2012年），2013年被科学中国人杂志社评选为‘2012年度杰出青年科学家奖’。在此期间，获得教育部新世纪人才支持计划、广东省自然科学杰出青年基金（首届）、华南理工大学第一批杰出人才培养对象等人才项目的支持。协助培养4名较高水平的博士生，其中两位博士生在攻读博士期间获得华南理工大学优博创新基金的特等资助。