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15分钟搞定!木质素变废为宝,胶水强度竟超商用款

发布日期:2025-08-20 17:05:43   浏览量 :903
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8月12日,一项突破性的研究在《ACS可持续化学与工程》期刊上发表,研究团队首次展示了在常压下,利用微波驱动催化将木质素转化为酚类混合物,并成功应用于大豆蛋白胶粘剂的技术。该研究由西弗吉尼亚大学和北卡罗来纳州立大学的科研人员共同完成,为木质素的高值化利用开辟了新途径。

木质素是生物质加工过程中产生的废弃物,传统上多被焚烧以补充工厂的能源供应。然而,木质素具有转化为高价值化学品的潜力。特别是,木质素衍生的酚类混合物作为大豆蛋白胶粘剂的组分,显示出巨大的应用前景。但传统方法需要高压条件和特定的氢源,增加了生产成本和复杂性。

本研究创新性地采用了常压微波驱动催化技术,以甘油为溶剂,实现了木质素的高效解聚。该过程在250°C下进行,仅需15分钟即可达到约89%的木质素转化率。而传统高压液化工艺往往需要数小时甚至更长时间,降低了设备要求和生产成本。


技术细节:


溶剂选择:甘油作为溶剂,因其高沸点(290°C)和可再生性,使得反应能在高温下进行而无需加压。同时,甘油还是一种生物降解、无毒的氢供体溶剂。


催化剂应用: 研究中使用了Ru/C催化剂,其10%的钌负载量有效促进了木质素的解聚。催化剂的可再生性进一步提高了过程的可持续性。


酚类混合物制备:通过微波加热,木质素在甘油溶剂中解聚,生成的酚类混合物保留在甘油中,随后通过离心分离得到。该混合物主要由单体和寡聚体组成,包含重要的酚类化合物如愈创木酚和4-乙基愈创木酚。


研究团队将转化得到的酚类混合物(包含单体和低聚物)与大豆蛋白溶液混合,制成的大豆蛋白基胶粘剂在单搭接拉伸强度测试中表现出色。研究显示,当胶粘剂中固体含量为68%时,其粘结强度达到2.28MPa,不仅超过了固体含量34wt%的商业大豆蛋白胶粘剂(2.02MPa),还满足了商业应用中至少1.0MPa的强度要求。这一发现表明,酚类混合物可以部分替代大豆蛋白,同时不降低胶粘剂的粘结性能。


这项研究不仅为木质素废弃物的高值化利用提供了新方法,还减少了对大豆蛋白的依赖,有助于降低大豆蛋白胶粘剂的生产成本。此外,常压微波驱动催化技术具有高效、环保、可扩展等优点,为生物质资源的可持续利用开辟了新路径。



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