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材料创新实验综述

第一篇：材料创新实验综述木质素磺酸钙的应用与研究进展摘要：本文综述了木质素磺酸钙的研究进展，主要介绍了其改性进展、应用研究进展、作用机理进展。探讨了研究的热点，对未来木质素磺酸钙的研究方向进行了展望和预测。关键词：木质素磺酸钙改性应用作用机理展望木质素(Lignin)是构成植物细胞壁的成分之一，是一种含许多负电集团的多环高分子有机物。木质素完全取材于植物，对环境无任何副作用。其组成与性质比较复杂，并具有极强的活性。它是一种可再生天然高分子资源，其不但具有良好的热塑性、玻璃台转化等性质，更具有天然可降解的优良特性。但至今为止，这一可再生天然高分子资源的潜在优势并没有充分发挥。随着世界化石资源的日益短缺和人们对环境保护呼声的高涨，开发天然高分子材料，比如木质素就成为了研究的热点。[1]木质素磺酸盐是亚硫酸法制浆过程的副产物，来源于植物体，无毒，可生物降解，价格低廉，是最早使用的水处理剂之一，具有一定的缓蚀、分散、阻垢作用。但由于其性能差且不稳定等缺点，所以阻碍了其应用的发展。[2]所以，探究且改善其性能，成了一个研究的着力点。一、木质素磺酸钙的用途[3]木质素用途广泛，可用于各种领域。（一）用作混凝土减水剂掺水泥重量的0.2-0.3%，可以减少用水量10-15%以上，改善混凝土和易性，提高工程质量。夏季使用，可抑制坍落度损失，一般都与高效减水剂复配使用。（二）用作选矿浮选剂和冶炼矿粉粘结剂冶炼业用木质素磺酸钙与矿粉混合，制成矿粉球，干燥后放入窑中，可提高冶炼回收率。（三）耐火材料制造耐火材料砖瓦时，使用木质素磺酸钙做分散剂和粘合剂，能改善操作性能，并有减水、增强、防止龟裂等良好效果。（四）陶瓷用于陶瓷制品可以降低碳含量增加生坯强度，减少塑性粘土用量，泥浆流动性好，提高成品率70－90%，烧结速度由70分钟减少为40分钟。（五）其他其他用途还包括沥青乳化剂、水泥生产的助磨剂、锅炉上作为除垢剂、循环水质稳定。可用作地质、油田、巩固井壁及石油开采堵水剂，油田三次采油助流剂，可湿性农药填充剂和乳化分散剂。防沙、固沙剂。用于电镀电解，能使镀层均匀，无树状花纹。制革工业上作为鞣革助剂型煤粘结剂，水煤浆添加剂(分散与填充)。长效缓释氮肥剂，高效缓释复合肥改良添加剂。用于铅酸蓄电池和碱性蓄电池阴极防缩剂，提高电池低温急放电和使用寿命。二、研究进展木质素磺酸钙的研究经过了漫长的过程，到今天，其研究越发成熟，也愈发热门。相信热度会持续。而在近年，西南科技大学的研究人员在木质素磺酸钙方面的研究显得尤为活跃。1997年苏州混凝土水泥制品研究院的冯金之等人研究介绍了木质素磺酸钙改性剂的性能，研究了经过改性剂改性后，混凝土性能的变化。[4]2000年上海交通大学赵斌元等人进行了木质素磺酸钙热行为初步研究。采用差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TG)和升温红外光谱研究木质素磺酸钙的热行为,发现在室温到400℃的范围内,木质素磺酸钙有三个主要的转变。第一个转变发生在较低温度范围内,可能与木质素磺酸钙的脱水和甲醛等小分子的反应相关;第二个转变的转变峰顶温度在300℃附近,与木质素的高温缩合反应相关;第三个转变为热分解反应,与第二个转变紧密相接。研究认为,由木质素磺酸钙的升温DSC曲线可以大致了解其热历史。[5]2002年间，开化集团公司张翼东研究了木质素磺酸钙在湿法过磷酸钙生产中的应用.。其中，木质素是在球磨过程中加入的，其作为减水剂，矿浆的含水量可降低2%-4%，使矿浆黏度由1.0pa.s降至0.35pa..s，保证了矿浆的流动性[6]；河北理学院王瑞生进行了木质素磺酸钙在卫生陶瓷泥浆中的应用研究，其致力于使用适宜的电解质来改善泥浆的性能[7]；太原钢铁公司郭振海等人进行了木质素磺酸钙作磁铁矿浆助滤剂的初步试验，其针对尖山矿磁铁矿粉滤饼水分偏高的情况，以木质素磺酸钙为助滤剂进行了初步试验，得到加入量为30g/t时，木质素磺酸钙因絮凝作用和表面活性剂而使过滤速度增加，滤饼水分可以降低0.33%。[8]2004年间，吉林省水利水电工程局第一工程处刘卫城等人进行了木质素磺酸钙对混凝土性能的影响及利用的研究，其侧重分析了木质素磺酸钙对混凝土性能的影响，阐述了在使用上的技术性问题及操作要点；广东工业大学刘千均进行了木质素磺酸钙接枝改性及其在染料废水处理中的应用的研究，其突破点是尝试将木质素磺酸钙与丙烯酰胺接枝增大分子量后作为阴离子。[9]2005年华南理工大学邱学青等人进行了不同分子质量木质素磺酸钙缓蚀性能的研究。其采用渗析超滤法将木质素磺酸钙分为不同相对分子质量的4个级分，测定了不同几分钟羧基、酚羟基、磺酸基的含量，用失重法和电化学交流阻抗谱研究了同分子质量积分的缓蚀作用及其作用机理。研究表明，随着相对分子质量的增大，羧基、酚羟基、磺酸基的含量小