用木质塑料?X射线分析指出了制备木质素的方法

生物聚合物木质素是造纸的副产品,是制造可持续塑料材料的有希望的原料。但是,这种天然产物的质量不如石油基塑料的质量均匀。

在DESY进行的X射线分析首次揭示了不同木质素产品的内部分子结构与各个材料的宏观性能之间的关系。这项研究已发表在《ACS Applied Polymer Materials》杂志上,为系统了解木质素作为原材料提供了一种方法,从而可以根据具体应用生产具有不同性能的木质素基生物塑料。

木质素是一类复杂的有机聚合物,负责植物的稳定性,使植物变硬并使它们“木质”(即木质化)。在造纸过程中,木质素与纤维素分离。木质素形成所谓的芳香族化合物,在制造合成聚合物或塑料中也起着关键作用。

瑞典皇家理工学院的Mats Johansson解释说:“木质素是天然存在的芳香族化合物的最大来源,但迄今为止,造纸业一直将其主要视为副产品或燃料。”领导研究团队。“每年生产数百万吨,为新的潜在产品提供稳定的原料。”

木质素塑料(热固性塑料)的一些首次应用已经存在。但是,它们的性能通常会有所不同,直到现在,很难对其进行专门控制。瑞典团队现已在DESY的X射线源PETRA III上揭示了市售木质素的不同部分的纳米结构。

斯德哥尔摩KTH的主要作者马库斯·贾韦斯(Marcus Jawerth)报告说:“事实证明,木质素级分的域越来越大。这可以提供某些优势,具体取决于特定的应用:通过改变所谓的玻璃化转变温度,木质素变得更硬或更软,在该温度下生物聚合物呈粘性状态。”

X射线分析尤其表明,那些中心苯环呈T形排列的木质素类型特别稳定。“分子结构影响宏观力学性能,” DESY的斯蒂芬·罗斯(Stephan Roth)解释说,他是进行实验的P03光束线的负责人,并且是该论文的合著者。

“这是第一次被表征。” 作为天然产物,木质素具有多种不同的构型。需要进行进一步的研究以提供有关不同参数如何影响木质素特性的系统概述。罗斯(Koth Stockholm)教授罗斯说:“这对于能够可重复生产材料,特别是预测材料的性能非常重要。”

根据Jawerth的说法,造纸过程中产生的木质素中有多达三分之二可以转化为聚酯,并可以用作制造塑料的原料。科学家说:“ 木质素与纤维素和几丁质一起,是地球上最普遍的有机化合物之一,具有巨大的替代石油基塑料的潜力。”仅刻录它太有价值了。”

文章来源:Phys.org

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