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[成果20] 不同氧化体系对褐煤蜡树脂的化学改性研究

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发表时间:2022-10-03 21:14作者:黄云来源:fzstd.com

【背景】褐煤蜡是利用有机溶剂从年青褐煤中萃取的一种天然植物蜡,主要分为褐煤蜡和脱树脂褐煤蜡两大产品。其中,脱树脂褐煤蜡再经过漂白等工艺后生产的精制褐煤蜡,因具有良好的外观和物理化学性质,被广泛应用于日化产品、精密铸造等高端领域,且市场需求不断增加,价格也在持续攀升。将褐煤蜡加工为精制褐煤蜡的关键步骤在于脱除褐煤蜡中的树脂成分,即褐煤蜡树脂(又称蒙旦树脂,MontanResin)。褐煤蜡树脂在褐煤蜡中含量很高,约为25~30%,其色黑、粘稠,易溶于甲苯、二氯甲烷等低极性溶剂。目前,对这一大量脱除产物尚无合理应用途径,只能当作废弃物进行填埋或焚烧,不仅带来资源浪费和环境污染等问题,而且严重阻碍褐煤产业升级调整。

氧化改性是目前应用于废弃物处理的一种化学方法,可有效改变处理物的物理化学性质,从而实现其再利用。有研究报道,李斌等利用过氧化氢氧化改性魔芋葡甘聚糖,改性后其水溶胶非牛顿行为显著降低,溶胶粘度稳定性及酸碱稳定性大幅提高。姚承照等采用浓硝酸氧化处理CNTs,其基本结构未发生本质变化,而表面活性基团显著增加,在乙醇中分散浓度、均匀性、稳定性得到提高,在复合材料中的分散均匀性及与树脂的结合性能也得到相应提高,有效提高了CNTs可利用率。

本研究首次采用氧化改性方法,对云南峨山褐煤中褐煤蜡树脂成分进行了化学改性研究。通过对比不同氧化剂的改性效果及分析反应前后树脂中含量官能团的变化情况,以期为褐煤蜡树脂的生态化利用提供前期研究基础和实验数据。

【摘要】褐煤蜡树脂是精制褐煤蜡生产过程中从褐煤粗蜡里脱除的一类色黑粘稠物质,至今尚无有效利用途径。氧化改性是目前应用于废弃物处理的一种化学方法,可有效改变处理物的物理化学性质,从而实现其再利用。本实验以产自云南峨山褐煤中褐煤蜡树脂(MontanResin,MR)为研究对象,运用四种氧化体系对其进行氧化改性。以反应后所得浅色固体比重(G值)为指标,对比过氧化氢,过氧乙酸,过氧化氢与过氧乙酸,硝酸四种氧化体系对褐煤蜡树脂的改性效果;并运用红外光谱分析法,初步研究了改性前后树脂中含氧官能团变化情况。结果显示:过氧乙酸氧化体系可有效改善褐煤蜡树脂外观及物质极性,反应效率高且环保,改性效果优于其他四种氧化体系,值得进一步优化其反应条件后应用于褐煤蜡树脂的化学改性。

【结论】本课题组前期研究表明:褐煤蜡树脂中主要含有烃类,游离酸类,结合酸类及醇类等成分。卢冰等研究表明褐煤蜡树脂中烃类主要为稠环芳烃类物质。据此,我们认为影响褐煤蜡树脂颜色与极性的主要因素为稠环芳烃类与含氧度较低的烷烃类物质。通过氧化处理,可使树脂中此类成分的化学结构被氧化改变,并使各类成分含氧度增加,从而有效改善树脂的颜色外观及增大其极性,为褐煤蜡树脂的再利用创造有利条件。通过红外光谱分析经过氧乙酸处理前后的褐煤蜡树脂样品,反应后样品中含氧官能团的特征吸收峰明显增强,一定程度上证实了我们对氧化处理后褐煤蜡树脂样品化学成分改变的推论。

云南作为全国褐煤的主要产区,褐煤资源的高效综合利用直接关系到该省褐煤工业总体产业价值的提升与资源优势的发挥。而褐煤蜡树脂的再循环利用是实现褐煤资源高效综合利用中的关键问题。本研究首次采用氧化方法对褐煤蜡树脂进行改性研究,并筛选出较佳氧化剂,为褐煤蜡树脂的生态化利用提供了重要的前期研究数据。

引用文献:黄云,张敉,张惠芬,秦谊,戴伟锋,李宝才.不同氧化体系对褐煤蜡树脂的化学改性研究[J].昆明理工大学学报(自然科学版),2017,42(02):95-98.

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