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棉浆价格上涨致使化纤厂开始采用价格相对便宜的木浆浆作为生产原料,在碱浸渍工段木浆中的半纤维素溶出而产生了大量富含半纤维素的碱性废液。因此分析废液的成分并对其进行高值化利用,对于解决废液带来的环保问题和增加企业的经济效益都具有重要意义。研究分析了化纤厂废液的主要成分,结果表明废液氢氧化钠浓度10.67g/L,半纤维素浓度98.60g/L。由酸解分析结果得出,该半纤维素中木单糖占76.0%、葡萄糖占13.2%、甘露糖占7.8%、半乳糖占1.7%、阿拉伯糖占1.4%,基本不含苯醇抽出物及木质素。半纤维素的数均分子量为1.19×10~4g/mol,重均分子量为1.59×10~4g/mol。为了充分利用废液中聚合度和纯度都较高的碱溶半纤维素,本研究分别采用接枝、酯化和共混的方法制备食品包装膜材料,以期实现废弃物的高值化利用。论文首先以碱溶半纤维(ASH)为原料接枝改性获得接枝聚己内酯的半纤维素(ASH-g-PCL),然后将其与聚乳酸共混获得可降解的生物基薄膜材料。重点考察了薄膜的透湿性、透光性、微观形貌及力学性能。结果表明,ASH-g-PCL可以改善聚乳酸膜的透湿性和韧性,降低聚乳酸薄膜的透光性和拉伸强度。向薄膜中添加丙三醇、硅藻土和纳米二氧化硅发现,添加10%丙三醇可以明显改善聚乳酸薄膜的拉伸强度、韧性、阻氧性和透湿性,抗张强度、断裂伸长率、氧气透过率和水蒸气透过率依次为12.71MPa、25.59%、502.9 cm~3*μm/(m~2*d*kPa)和348.75 g/m~2*24h,但同时也会降低薄膜的透光性。添加5%硅藻土聚乳酸薄膜的抗张强度、断裂伸长率和水蒸气透过率分别为15.08MPa、73.11%和174.56 g/m~2*24h,而添加5%纳米二氧化硅聚乳酸薄膜的抗张强度、断裂伸长率和水蒸气透过率分别为16.94MPa、69.73%和68.88 g/m~2*24h,可见添加硅藻土可以改善聚乳酸薄膜的拉伸强度、韧性以及水汽透过性,而添加纳米二氧化硅可以改善聚乳酸薄膜的拉伸强度、韧性和水汽阻隔性。研究发现,将ASH-g-PCL与PLA共混制得的薄膜结构较PLA薄膜存在显著差别。从不同薄膜断面的扫描电镜照片可以看出,ASH-g-PCL在PLA材料中具有显著的致孔功能,并随着ASH-g-PCL添加量的提高,孔眼的密度也变大。丙三醇的添加会继续提高网孔结构和孔眼密度。说明ASH-g-PCL、丙三醇、硅藻土和纳米二氧化硅可以改善聚乳酸薄膜的性能,并有望应用于生产食品气调包装薄膜材料。论文中还分别以碱溶半纤维(ASH)和丙烯酰化改性半纤维素(AH)为原料在自由基共聚条件下制备高强度、高透光性、高阻氧性的可循环再生薄膜。重点考察了添加ASH、AH和山梨醇对丙烯酸和丙烯酸钠无规共聚物薄膜阻氧性、透光性、微观形貌、力学性能的影响。对比考察了投料比(AH与丙烯酸用量之比)分别为0.05g/ml、0.1g/ml、0.15g/ml、0.2g/ml时所制得的薄膜F-0、F-0.1AH、F-0.2AH、F-0.3AH、F-0.4AH的光透性和阻氧性。结果发现,不含有ASH的薄膜氧气透过率(OTR)为4.38cm~3*μm/(m~2*d*kPa),当ASH加入量为0.1g时薄膜的OTR降至2.49 cm~3*μm/(m~2*d*kPa),当AH加入量从0.1g增加到0.4g时,薄膜的OTR从0.61降至0.25 cm~3*μm/(m~2*d*kPa),可见AH比ASH可以更显著提高薄膜的阻氧性能,并且投料比越大,薄膜的阻氧性越好。F-0.1AH-10%(加入10%的山梨醇)的OTR为0.27 cm~3*μm/(m~2*d*kPa),相对于F-0.1AH降低了55.55%,说明山梨醇可以提高薄膜的阻氧性。F-0.1AH的抗张强度为36.85MPa,比F-0提高了35.18%,说明AH可以显著提高薄膜的抗张强度。F-0.1AH-10%的抗张强度为79.08MPa,相对于F-0.1AH提高了114.6%,伸长率几乎为零,说明山梨醇的添加量为10%时可以极大地提高薄膜强度,但同时也会显著降低韧性。利用响应面法考察了投料比、反应温度及反应时间三个因素对所得聚合物薄膜抗张强度的影响,并由模型确定了在投料比为0.17g/ml,反应温度为55.10℃,反应时间为81.99min时所制备膜材料的抗张强度最大为55.1MPa。结果显示,反应温度和反应时间比投料比对薄膜抗张强度的影响更明显,温度过高和反应时间过长均会使薄膜强度下降。