生物质棕榈油的材料化研究

第27卷第4期华南农业大学学报Vol 27 No 42006年10月Journal of South China Agricultural UniversityOct,2006生物质棕榈油的材料化研究朱伯明,何丽,王正辉(华南农业大学理学院应用化学系,广东广州,510642)摘要将生物质棕榈油在一定条件下与偶氮二乙丁腈(ABN)活性单体甲基丙烯酸缩水甘油GMA)和甲基丙烯酸羟乙醵HEMA)拱共同作用转化为聚合物材料.对该聚合物材料的结构用红外光谱进行了表征热行为用热重及差热分析进行了研究結果表明聚合物材料在180℃下稳定性良好关键词棕榈油材料化表征中图分类号632.5;Q77文献标识码文章编号:001-411X(2006)4-0120-02Research on the materialization of biomass palm oilZHU Bo-ming HE Li, WANG Zheng-huiDepartment of Applied Chemistry, College of Sciences, South China Agric. Univ. Guangzhou 510642 ChinaAbstract Palm oil was converted into polymers through copolymerization reaction with palm oil glycidyl-methylacrylate( GMA)or hydroxylethymethylacrylatd( HEMA and azodiisobutyronitrile( aibn as initator. The structures of polymers were characterized by FTIR spectra. The thermal behaviors of polymerswere investigated by means of TGA and DTA analysis. The results in the research showed that the products were stable below 180 CKey words palm oil materialization characterization生物质是通过光合作用或间接利用光合作用的分析纯),甲基丙烯酸羟乙酗HEMA化学纯),产物形成的有机物质.目前生物质利用技术可分为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA化学纯广州双键有3种基本类型直接燃烧、热化学和生物化学.这限公司)偶氮二乙丁腈AIBN化学纯,海市试剂些利用方法存在一定局限性,利用的效率低,成本四厂)无水乙釀分析纯天津天大化学试剂厂)高也会造成一定的环境污染.生物质来源丰富成1.1.2仪器日本岛津DTG-60型差热热重联用本低,利用生物质代替当前广泛使用的不可再生资仪升温速率为10℃/min,记录聚合产物的热失重源对保护人类生存环境、实现可持续发展具有重要分析(TGA和差热分析(DTA)曲线日本岛津360的战略意义.在绿色化学快速发展的今天发展生物F型红外光谱仪记录聚合产物的红外光谱(质应用技术,拓展应用领域,具有重要的现实意IR)KB压片义56].棕榈油是重要生物质之一分子中含有带双1.2棕榈油的材料化反应键的棕榈酸和油酸结构可以与一些活性单体发生共将一定量的引发剂溶解在定量的活性单体中聚合反应得到聚合物材料可实现棕櫚油的材料化再将定量的棕榈油与之混合随后将混合物转移到1材料与方法双颈反应瓶中通氮气排除反应瓶中空气在搅拌下升温11主要试验试剂和仪器中国煤化工温反应2h反应产物用酒CNMHG将所得固体真空干燥11试剂棕榈淑工业品广州油脂公司)丙棕榈与活性单体的反应如下收稿日期2005-09-23作者简介朱伯暇1982—)男硕土研究生;通讯作者王正1963-)男教授博士,F-mailwangzhenghuil@163.com基金项目国家自然科学基金30571086)华南农业大学校长基金(2004X017)第4期朱伯明等泩物质棕榈油的材料化研究榈油与HEMA和GMA聚合后的产物的红外谱图在CH,OC(CH )CH= CH(CHD),CH3400cm-左右处出现强而宽的吸收峰归属于新生AIBNCHOC(CH, )CH CH(CH)CH, CH CHCOOX成的产物中的—OH伸缩振动吸收峰.这是因为棕CH, OC(CH, )CH=CH(CH),CH,榈油与GMA聚合时,GMA的环氧环打开,有—OH生成棕榈油与HEMA共聚合产物中有HEMA本身CH.-CHCOOXCH- CHCOOX的—OH.1650.96cmˉ处出现棕榈油中C=C双键CH(CH)→CH—CH(CH2)OOCH- CHOOC(CH特征吸收峰但吸收强度很小表明棕榈油中双键处cH.gon+-gH于较对称的化学环境在PPC和PPH中,分别在CH;CHCOOX1637.73cm-1629.27cm-处出现了较明显的吸收峰表明聚合反应未能使所有双键得到加成残留13总转化率的测定的双键处于对称性不好的化学环境中,显示出较强将反应得到的产物用无水乙醇浸泡、洗涤及真的C=C双键伸缩振动空干燥后称质量所得质量与原料总质量之比即为总转化率结果与分析82.1棕榈油与烯类单体的反应结果表1、表2分别是棕榈油与GMA和HEMA的共聚合结果聚合产物分别记为PPG和PPH表1棕榈油与GMA的共聚合结果Tab 1 Results of copolymerization of palm oil and gma总转化率棕榈油AIBNGMApalm oil PPG total conversion/ g0.1044.960.208.9349.06400030001000表2棕榈油与HEMA共聚合结果g/cma棕粽榈油 palm oil b PPH c : PPGTab 2 Results of copolymerization of palm oil and HEMA图1棕榈油及PPG、PPH的红外谱图总转化率Fig1 FTIRof palm oil, PPG and PPH棕榈油AIbN HEMAPPH total conversion/%o2.2.2差热及热失重谱图分析从图2可以看出1.0010.140.90聚合物PPH在180℃前TGA、DTA曲线平稳,说明0.052.0010.261.9015.43聚合物在180℃以下稳定性很好在180~320℃10.16间,TGA曲线随温度的升高而缓慢降低表明聚合物5.073.3343.300.125.505.5749.82质量缓慢下降灬TA曲线也没有岀现明显的放热峰,两者均表明共聚物可能发生脱水或断键等复杂的变表1和表2结果表明棕榈油能与GMA和HE-化.聚合物PPG在180℃以下TGA曲线平稳说明MA共聚合形成高分子材料棕榈油在引发剂ABN聚合T山中国煤化工较好在180-200℃的引发下双键打开,与活泼的单体GMA或HEMA间CNMH勿质量迅速减小,表明发生共聚合形成高分子材料.共聚组分的转化率随聚合物在这个温度区间发生部分氧化,从PPG的引发剂和活性单体的量增加而增大DTA曲线也可以看到在180~200℃间出现明显的2.2表征放热峰与PPG的热失重曲线相对应同样表明聚合2.2.1红外光谱分析图1示出了棕榈油以及棕(下转第124页)124华南农业大学学报第27卷并不真正是根据植物的实际年龄而是用比较简单[2]周纪伦.植物种群生态敩[M]北京:高等教育出版的研究方法例如用植物的径阶代替年龄进行龄级社,1992:45-12划分这样就存在着用径阶划分的龄级是否是真实[3]骆世明、农业生态系统分析M]广州:广东科技出反映了年龄上的等距离性的问题.因为只有在划分版社,1996:217[4]江洪.云杉种群生态敩M]北京:中国林业出版社龄级的时候各个龄级之间的时间是相等的制作出1992:7-139来的生命表才是有意义的这样如果确实有技术保[5] SILVERTOWN J W. ntroduction to plant population ecol障各个径阶间的实际时间间隔是相等的用径阶代g[ M ]. London Longman, 1982替年龄是可行的否则不能用径阶来代替实际年龄[6]李先琨,苏宗明,向悟生,等.濒危植物元宝山冷杉种进行龄级的划分.最好是用面积足够大的固定样地群结构与分布格局[J]生态学报,2002,22(12)在调査的毎株植物个体取得年龄数据或者用以判断2246-2253年龄的样鼠如生长锥)的同时挂以书写有编号的标〔7]毕晓丽,洪伟,吴承祯,等黄山松种群统计分桁J林业科学,2002,381):61-67识以保证第2次调查时根据标识能准确地得到上【8]朱学雷,安树青,张立新,等海南五指山热带山地雨次调查中每个年龄个体的数量的变化情况.当今在林主要种群结构特征分杬J]应用生态学报,1999植被研究工作中,永久性固定样地的设立为这种二10(6):641-644次调查法制作生命表提供了条件,在固定样地中可[9]闫桂琴,赵桂仿,胡正海,等.秦岭太白红杉种群结构以把整个样地中所有的长寿命植物一起用两次调查与动态的研究J]应用生态学报,2001,12(6):824全部制作出生命表来更是提高了研究效率.[10]刘金福,洪伟.格氏栲种群增长动态预测研究J]应参考文献用与环境生物学报,1999,5(3):248-253[1]吴承祯,洪伟,谢金寿.珍稀濒危植物长苞铁杉种群[1] BEGON M, MORTIMER M. Population ecology-anunified生命表分析J]应用生态学报,2000,11(7):33study of animals and plant[ M ] London: Blackwell Scientific publication 1981【责任编辑李晓卉】(上接第121页)引发剂及活性单体量的增加而增加.所得到的聚合物材料可在180℃以下的温度范围内使用.参考文献[1]肖军段菁春王华籌等.生物质利用现状J]安全与环境工程,200310(1):11-14[2]白鲁刚颜涌捷.废弃生物质的开发和利用J]新能源,20002x(4)34-38[3]阎立峰朱清时.以生物质为原材料的化学化工J100200化工学报,2004512)1938-1943[4] DEMIRBAS A. Potential applications of renewable energya1PH的热失重分析曲线b1PPH的差热分析曲线a,PG的热失重分析曲线b,PPG的差热分析曲线tems and combustion related environmental issues[ J]a ga curve of pphb, I DTA curve ofProgress in Energy and Combustion Science, 2005 1 31a, GA curve of ppgb, .DTA curve of PPg171-152图2PPG、PPH的差热及热失重分析曲线[5] DEMIRBAS A. Biomass resource facilitiesand biomassFig 2 DtA and TGA curves of PPG and PPH中国煤化工 and chemical:[ J] Energy物在这一温度区间发生氧化放出热量CNMHG001,421357-1378[6]张纪庄.生物质能利用方式的分析比较J]能源工论程,20032)23在引发剂ABN的作用下棕榈油可以与活性单责任编辑李晓卉】体GMA、HEMA共聚合.而形成共聚产物的量随第27卷卷终