前言
脂肪族二醇（二醇）是化合物，也是各種反應的中間體，這些化合物具有吸濕性、無腐蝕性、高沸點和溶劑特性。
我們利用木質素具有更高的溶解度的特點，發現可以用更大的親和力來吸引木質素中的官能團，相比（DVB）和苯乙烯（St）的材料，將其引入微球結構中，從而增加其生態吸引力。
材料和方法
牛皮紙木質素、聚乙烯醇、苯甲醇，苯乙烯和、偶氮異雙丁腈、甲苯、癸烷-1-醇、四氫呋喃、丙酮、氯仿、甲醇、乙腈、純淨水。
聚合物微球的合成
懸浮穩定劑的聚乙烯醇使用了從1到5g的不同量的APV，隨著APV量的增加，微球變小，2mL水的150gAPV被認為是最佳量。
牛皮紙木質素溶於苯甲醇，溶解過程在室溫下以靜態方式持續24小時，APV和純化水置於250cm中3配備機械攪拌器和溫度計的圓底燒瓶。
將混合物強烈攪拌在0°C下溶解懸浮穩定劑5.80小時，St加入到溶解的木質素中，有機混合物加入到水相中。
反應混合物在300°C下以8rpm攪拌85小時，反應結束後，過濾掉所得沉澱物，為了除去APV和溶劑，木質素微球用蒸餾熱水洗滌數次，最後在索氏裝置中用丙酮純化。
單體的，（a）苯乙烯，（b）乙二醇二甲基丙烯酸酯，（c）木質素。
微球合成的實驗參數。
方法表徵
布魯克TENSOR27FTIR分光光度計記錄所有樣品的傅立葉變換紅外（FTIR）光譜的衰減全反射率（ATR），在32-600厘米範圍內累積了4000次掃描。
使用自動形態學粒度和形狀分析儀對吸附劑的顆粒進行形態分析，樣品分散單元分析樣品的顆粒之前，注射壓力=2.0bar、注射時間=40毫秒、建立時間=120秒。
三維顆粒的大小和形狀是一個複雜的問題，特別是在非球形或不規則顆粒的情況下，根據圖像計算各種尺寸和形狀參數，允許量化顆粒形態的特徵。
長軸的三維粒子通過質心二維投影粒子形狀，方向對應於形狀的最小旋轉能量。
顆粒長度定義為投影到長軸上的平面上粒子的2D投影周長兩點之間的最長線，粒子寬度是投影到垂直於主軸的軸上的粒子投影周長兩點之間的最長線。
單個數字值，用於獲取有關大小的信息，比較不同形狀兩個粒子的大小，需要有關顆粒形狀的信息。
係數B的溶脹性由丙酮、甲醇、乙腈、氯仿、甲苯、THF和水中的平衡溶脹確定Vs是共聚物溶脹後的體積和Vd是干共聚物的體積。
使用半透膜管進行測量，材料加入試管中，試管置於裝有各種溶劑（10mL）的燒杯中，每次測量持續30分鐘，用Netzsch204量熱儀進行差示掃描量熱熱圖。
所有DSC測量均在氮氣氣氛下在帶有穿孔蓋的鋁鍋中獲得，樣品質量在20–500°C的溫度範圍內，10K×分鐘的加熱速率進行動態掃描。
熱分析是在Netzsch，STA449JupiterF1上進行的，將樣品從30°C加熱至800°C，速率為10°C×分鐘−1在氦氣的動態氣氛中，傳感器熱電偶類型STG-DSC與空的Al一起使用。
碳化過程在電爐中進行，過程中的溫度為400°C，該過程進行0.5小時，2g量的聚合物材料的坩堝置於石英管中。
碳化過程在連續的氮氣流中進行，聚合物樣品的殘骸分成五份，每份用不同的活化劑處理。
使用85%磷酸、95%硫酸、65%硝酸和硝酸銀的水溶液作為表面活化劑。
聚合物樣品浸泡在溶液中24小時，40-50°C的空氣中乾燥，將徹底乾燥的樣品稱量放入坩堝中並放入電爐中。
碳化過程在30°C的氮氣氣氛中進行400分鐘，在製備的材料的名稱中，活化劑的類型標有特徵原子的符號。
微球的比表面積由低溫氮吸附數據確定，在測量之前，所有樣品在120°C（2小時）下脫氣，所有孔體積和孔徑分布均採用BJH方法測定。
所有色譜分析通過氣相色譜儀和FID檢測器進行，碳化後所研究材料潛在吸附性能。
與起始溶液相比，吸附劑上方溶液中被測物質濃度的降低程度作為碳化吸附容量的量度。
0.2g選定的聚合物材料作為小瓶，每個小瓶中充入1.5mLASA標準溶液，將小瓶蓋上蓋子並搖動30分鐘。
離心持續3分鐘，通過注射器過濾器過濾，向濾液中加入咖啡因溶液，進行氣相色譜分析。
結果和討論
共聚物St與木質素的可能結構，三種組分製備聚合物微球，每種單體在聚合物微球的形成過程中都發揮了一定的功能。
乙二醇二甲基丙烯酸酯用作交聯單體，這個過程使微球能夠抵抗溶劑的機械損傷和作用。
木質素結構中極性基團的存在增加了這種生物聚合物對的化學親和力。
共聚物結構中高百分比的木質素達到90%的產率，其結構中官能團的存在改變了微球的表面。
不幸的是，木質素附著在其外部的微球上，從而阻塞了孔隙，因此，所獲得的微球具有低孔隙率的特徵。
木質素是一種生物聚合物，誘導了微球的碳化過程，以增加其潛在應用，碳化過程後，聚合物微球的孔隙率擴大。
聚合物微球的可能化學結構。
共聚物的光譜表徵
單體和共聚物的ATR-FTIR光譜。在光譜中，對應於乙烯基的C=C拉伸振動（1640厘米）的信號−1被清楚地注意到。
光譜中缺少該信號表明共聚反應的正確過程，隨著木質素量的增加，在光譜中觀察到一些信號的吸光度的變化，這導致木質素分子中羥基的出現可見。
ATR-FTIR光譜範圍為2000–4000cm−1顯示了共聚物和原始木質素中的–OH基團，隨著木質素量的添加，信號強度的變化是可見的。
由於微球顏色強度的增加，這種信號強度的增長與木質素的量不成正比，總體保持不變。
環振動在1600cm左右可見芳香木質素中的木質素越多，來自脂肪族部分的信號就越低。
原始木質素在3400-3200厘米處表現出寬吸收帶−1表明脂肪族和芳香族羥基中存在OH拉伸振動。
木質素和共聚物的衰減全反射/傅立葉變換紅外光譜。
傅立葉變換紅外-衰減全反射光譜上可見的特徵波段的波數[1/cm]。
木質素微球的形態
SEM圖片證實了分子的球形形狀，並對游離木質素共聚物進行觀察，發現最大的圓當量直徑，隨著樣品中木質素含量的增加，直徑逐漸減小。
基於木質素附加值的直徑減小特徵中，共聚物表面均勻性最高，而木質素的添加使其更加不規則，在微球表面上可以看出。
通過SEM圖像分析發現，含有木質素最高的吸附劑含有較多的附聚物，而含有4g木質素的吸附劑因其均勻的顆粒呈現球形形態。
所獲得微球的SEM圖像，所有圖像的比例尺都相同。
精確的定量描述需要使用光學顯微鏡測量，包括形態學G3粒度和形狀分析儀。
我們獲得的結果從SEM圖片中得出共聚物的微球直徑約為130μm，而加入木質素後，微球直徑減小至28-53μm範圍內。
通過分析所給出的參數，游離木質素吸附劑的特徵是圓當量直徑、圓度和伸長率，隨著樣品中木質素含量的增加，粗糙度增加或參數值表示固體度。
共聚物具有最高的伸長率參數，表明該體系是不均勻的，儘管含有4g木質素的系統具有高含量生物聚合物的聚合物，但它仍然保留了顆粒的球形形式。
這一事實使吸附劑成為碳化過程中最有前途的材料。
吸附劑的形態學表徵。
微球保持其球形度不變，但其他系統的微球則沒有保持原始的球形，顆粒之間粘在一起並結塊。
樣品的顆粒具有較高的CE直徑值，聚合物中木質素的存在減小了微球直徑，吸附劑參數的形態晶粒尺寸最大的材料是初始材料。
木質素含量對微球直徑分布的影響
腫脹研究
溶脹性是決定交聯聚合物中內部化學結構被溶劑分子滲透的可及性的一個因素。
研究了四氫呋喃（THF）、丙酮（ACE）、乙腈（ACN）、甲苯（TOL）、氯仿（TCM）、甲醇（MeOH）和水中的溶脹係數。
甲苯和丙酮的溶脹係數值最高，水具有最低的溶脹傾向，這證明所獲得的共聚物在有機溶劑的影響下比在水中更容易溶脹。
所有木質素共聚物在甲苯中的溶脹係數值均達到最高，微球在甲苯、四氫呋喃和丙酮中膨脹，而甲苯對每種共聚物的溶脹係數最高。
甲苯對每種共聚物的溶脹係數最高，除了不添加木質素的共聚物。
微球對碳氫化合物溶劑具有更高的親和力，不含木質素的聚合物的溶脹係數最低，木質素存在後溶脹增加，隨著微球中木質素量的增加，溶脹係數增加。
共聚物的特徵是對溶脹的敏感性最高，通常，材料由其低孔隙率而具有較低的膨脹傾向。
結論
通過乙二醇二甲基丙烯酸酯與苯乙烯和牛皮紙木質素的共聚反應，獲得了微球形式的新型高分子材料，觀察到木質素的羥基和芳香族信號強度的增加。
DVB並添加生物聚合物-木質素是更生態和可生物降解的聚合物吸附劑領域的一種有趣的替代品，觀察到甲苯、丙酮和四氫呋喃的吸附劑膨脹趨勢最大。
ATR-FTIR光譜證實了木質素摻入微球結構中，得到的生物聚合物微球具有良好的耐熱性，初始分解在360-420°C範圍內。
摻入微球結構中的木質素的存在導致表面「粗糙度」增加，木質素含量最大的吸附劑顆粒顯示出團聚的趨勢。
在碳化過程之前引入的官能團的存在，使用適當的啟動子，可以通過分析物和碳的官能團之間的相互作用而顯著增加吸附。
參考文獻：
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