第27卷第4期華南農(nóng)業(yè)大學學報Vol 27 No 42006年10月Journal of South China Agricultural UniversityOct,2006生物質(zhì)棕櫚油的材料化研究朱伯明,何麗,王正輝(華南農(nóng)業(yè)大學理學院應用化學系,廣東廣州,510642)摘要將生物質(zhì)棕櫚油在一定條件下與偶氮二乙丁腈(ABN)活性單體甲基丙烯酸縮水甘油GMA)和甲基丙烯酸羥乙醵HEMA)拱共同作用轉(zhuǎn)化為聚合物材料.對該聚合物材料的結(jié)構(gòu)用紅外光譜進行了表征熱行為用熱重及差熱分析進行了研究結(jié)果表明聚合物材料在180℃下穩(wěn)定性良好關鍵詞棕櫚油材料化表征中圖分類號632.5;Q77文獻標識碼文章編號: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生物質(zhì)是通過光合作用或間接利用光合作用的分析純),甲基丙烯酸羥乙酗HEMA化學純),產(chǎn)物形成的有機物質(zhì).目前生物質(zhì)利用技術可分為甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA化學純廣州雙鍵有3種基本類型直接燃燒、熱化學和生物化學.這限公司)偶氮二乙丁腈AIBN化學純,海市試劑些利用方法存在一定局限性,利用的效率低,成本四廠)無水乙釀分析純天津天大化學試劑廠)高也會造成一定的環(huán)境污染.生物質(zhì)來源豐富成1.1.2儀器日本島津DTG-60型差熱熱重聯(lián)用本低,利用生物質(zhì)代替當前廣泛使用的不可再生資儀升溫速率為10℃/min,記錄聚合產(chǎn)物的熱失重源對保護人類生存環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要分析(TGA和差熱分析(DTA)曲線日本島津360的戰(zhàn)略意義.在綠色化學快速發(fā)展的今天發(fā)展生物F型紅外光譜儀記錄聚合產(chǎn)物的紅外光譜(質(zhì)應用技術,拓展應用領域,具有重要的現(xiàn)實意IR)KB壓片義56].棕櫚油是重要生物質(zhì)之一分子中含有帶雙1.2棕櫚油的材料化反應鍵的棕櫚酸和油酸結(jié)構(gòu)可以與一些活性單體發(fā)生共將一定量的引發(fā)劑溶解在定量的活性單體中聚合反應得到聚合物材料可實現(xiàn)棕櫚油的材料化再將定量的棕櫚油與之混合隨后將混合物轉(zhuǎn)移到1材料與方法雙頸反應瓶中通氮氣排除反應瓶中空氣在攪拌下升溫11主要試驗試劑和儀器中國煤化工溫反應2h反應產(chǎn)物用酒CNMHG將所得固體真空干燥11試劑棕櫚淑工業(yè)品廣州油脂公司)丙棕櫚與活性單體的反應如下收稿日期2005-09-23作者簡介朱伯暇1982—)男碩土研究生;通訊作者王正1963-)男教授博士,F-mailwangzhenghuil@163.com基金項目國家自然科學基金30571086)華南農(nóng)業(yè)大學校長基金(2004X017)第4期朱伯明等泩物質(zhì)棕櫚油的材料化研究櫚油與HEMA和GMA聚合后的產(chǎn)物的紅外譜圖在CH,OC(CH )CH= CH(CHD),CH3400cm-左右處出現(xiàn)強而寬的吸收峰歸屬于新生AIBNCHOC(CH, )CH CH(CH)CH, CH CHCOOX成的產(chǎn)物中的—OH伸縮振動吸收峰.這是因為棕CH, OC(CH, )CH=CH(CH),CH,櫚油與GMA聚合時,GMA的環(huán)氧環(huán)打開,有—OH生成棕櫚油與HEMA共聚合產(chǎn)物中有HEMA本身CH.-CHCOOXCH- CHCOOX的—OH.1650.96cmˉ處出現(xiàn)棕櫚油中C=C雙鍵CH(CH)→CH—CH(CH2)OOCH- CHOOC(CH特征吸收峰但吸收強度很小表明棕櫚油中雙鍵處cH.gon+-gH于較對稱的化學環(huán)境在PPC和PPH中,分別在CH;CHCOOX1637.73cm-1629.27cm-處出現(xiàn)了較明顯的吸收峰表明聚合反應未能使所有雙鍵得到加成殘留13總轉(zhuǎn)化率的測定的雙鍵處于對稱性不好的化學環(huán)境中,顯示出較強將反應得到的產(chǎn)物用無水乙醇浸泡、洗滌及真的C=C雙鍵伸縮振動空干燥后稱質(zhì)量所得質(zhì)量與原料總質(zhì)量之比即為總轉(zhuǎn)化率結(jié)果與分析82.1棕櫚油與烯類單體的反應結(jié)果表1、表2分別是棕櫚油與GMA和HEMA的共聚合結(jié)果聚合產(chǎn)物分別記為PPG和PPH表1棕櫚油與GMA的共聚合結(jié)果Tab 1 Results of copolymerization of palm oil and gma總轉(zhuǎn)化率棕櫚油AIBNGMApalm oil PPG total conversion/ g0.1044.960.208.9349.06400030001000表2棕櫚油與HEMA共聚合結(jié)果g/cma棕粽櫚油 palm oil b PPH c : PPGTab 2 Results of copolymerization of palm oil and HEMA圖1棕櫚油及PPG、PPH的紅外譜圖總轉(zhuǎn)化率Fig1 FTIRof palm oil, PPG and PPH棕櫚油AIbN HEMAPPH total conversion/%o2.2.2差熱及熱失重譜圖分析從圖2可以看出1.0010.140.90聚合物PPH在180℃前TGA、DTA曲線平穩(wěn),說明0.052.0010.261.9015.43聚合物在180℃以下穩(wěn)定性很好在180~320℃10.16間,TGA曲線隨溫度的升高而緩慢降低表明聚合物5.073.3343.300.125.505.5749.82質(zhì)量緩慢下降灬TA曲線也沒有岀現(xiàn)明顯的放熱峰,兩者均表明共聚物可能發(fā)生脫水或斷鍵等復雜的變表1和表2結(jié)果表明棕櫚油能與GMA和HE-化.聚合物PPG在180℃以下TGA曲線平穩(wěn)說明MA共聚合形成高分子材料棕櫚油在引發(fā)劑ABN聚合T山中國煤化工較好在180-200℃的引發(fā)下雙鍵打開,與活潑的單體GMA或HEMA間CNMH勿質(zhì)量迅速減小,表明發(fā)生共聚合形成高分子材料.共聚組分的轉(zhuǎn)化率隨聚合物在這個溫度區(qū)間發(fā)生部分氧化,從PPG的引發(fā)劑和活性單體的量增加而增大DTA曲線也可以看到在180~200℃間出現(xiàn)明顯的2.2表征放熱峰與PPG的熱失重曲線相對應同樣表明聚合2.2.1紅外光譜分析圖1示出了棕櫚油以及棕(下轉(zhuǎn)第124頁)124華南農(nóng)業(yè)大學學報第27卷并不真正是根據(jù)植物的實際年齡而是用比較簡單[2]周紀倫.植物種群生態(tài)敩[M]北京:高等教育出版的研究方法例如用植物的徑階代替年齡進行齡級社,1992:45-12劃分這樣就存在著用徑階劃分的齡級是否是真實[3]駱世明、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)分析M]廣州:廣東科技出反映了年齡上的等距離性的問題.因為只有在劃分版社,1996:217[4]江洪.云杉種群生態(tài)敩M]北京:中國林業(yè)出版社齡級的時候各個齡級之間的時間是相等的制作出1992:7-139來的生命表才是有意義的這樣如果確實有技術保[5] SILVERTOWN J W. ntroduction to plant population ecol障各個徑階間的實際時間間隔是相等的用徑階代g[ M ]. London Longman, 1982替年齡是可行的否則不能用徑階來代替實際年齡[6]李先琨,蘇宗明,向悟生,等.瀕危植物元寶山冷杉種進行齡級的劃分.最好是用面積足夠大的固定樣地群結(jié)構(gòu)與分布格局[J]生態(tài)學報,2002,22(12)在調(diào)査的毎株植物個體取得年齡數(shù)據(jù)或者用以判斷2246-2253年齡的樣鼠如生長錐)的同時掛以書寫有編號的標〔7]畢曉麗,洪偉,吳承禎,等黃山松種群統(tǒng)計分桁J林業(yè)科學,2002,381):61-67識以保證第2次調(diào)查時根據(jù)標識能準確地得到上【8]朱學雷,安樹青,張立新,等海南五指山熱帶山地雨次調(diào)查中每個年齡個體的數(shù)量的變化情況.當今在林主要種群結(jié)構(gòu)特征分杬J]應用生態(tài)學報,1999植被研究工作中,永久性固定樣地的設立為這種二10(6):641-644次調(diào)查法制作生命表提供了條件,在固定樣地中可[9]閆桂琴,趙桂仿,胡正海,等.秦嶺太白紅杉種群結(jié)構(gòu)以把整個樣地中所有的長壽命植物一起用兩次調(diào)查與動態(tài)的研究J]應用生態(tài)學報,2001,12(6):824全部制作出生命表來更是提高了研究效率.[10]劉金福,洪偉.格氏栲種群增長動態(tài)預測研究J]應參考文獻用與環(huán)境生物學報,1999,5(3):248-253[1]吳承禎,洪偉,謝金壽.珍稀瀕危植物長苞鐵杉種群[1] BEGON M, MORTIMER M. Population ecology-anunified生命表分析J]應用生態(tài)學報,2000,11(7):33study of animals and plant[ M ] London: Blackwell Scientific publication 1981【責任編輯李曉卉】(上接第121頁)引發(fā)劑及活性單體量的增加而增加.所得到的聚合物材料可在180℃以下的溫度范圍內(nèi)使用.參考文獻[1]肖軍段菁春王華籌等.生物質(zhì)利用現(xiàn)狀J]安全與環(huán)境工程,200310(1):11-14[2]白魯剛顏涌捷.廢棄生物質(zhì)的開發(fā)和利用J]新能源,20002x(4)34-38[3]閻立峰朱清時.以生物質(zhì)為原材料的化學化工J100200化工學報,2004512)1938-1943[4] DEMIRBAS A. Potential applications of renewable energya1PH的熱失重分析曲線b1PPH的差熱分析曲線a,PG的熱失重分析曲線b,PPG的差熱分析曲線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圖2PPG、PPH的差熱及熱失重分析曲線[5] DEMIRBAS A. Biomass resource facilitiesand biomassFig 2 DtA and TGA curves of PPG and PPH中國煤化工 and chemical:[ J] Energy物在這一溫度區(qū)間發(fā)生氧化放出熱量CNMHG001,421357-1378[6]張紀莊.生物質(zhì)能利用方式的分析比較J]能源工論程,20032)23在引發(fā)劑ABN的作用下棕櫚油可以與活性單責任編輯李曉卉】體GMA、HEMA共聚合.而形成共聚產(chǎn)物的量隨第27卷卷終