蒸煮处理对竹纤维化学组成的影响及机理

采用热机械-蒸煮方法制备慈竹纤维,并运用FTIR、x-射线衍射分析技术对蒸煮处理前后慈竹纤维的化学组成、结晶结构进行了研究,此外,还研究了处理前后慈竹化学成分的变化,结果表明:不同蒸煮工艺处理后竹纤维的纤维素较未处理竹材有所上升,而木质素含量有所下降,其中,第2组蒸煮工艺所得纤维素含量提高了19.27%,木质素含量下降了38.85%,运用x-射线衍射测得的纤维素结晶度均有所上升。     

不同化学处理方法对竹纤维化学成分的影响

采用硝酸+氯酸钾、双氧水+冰醋酸、次氯酸钠和氢氧化钠四种化学处理方法及超声和无超声两种处理条件对慈竹(Neosinocalamus affinis)进行分离得到竹纤维,利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和傅立叶变换拉曼光谱(FT-Raman)定性研究不同方法制取竹纤维的化学成分变化、分离过程中超声波处理对竹纤维化学成分的影响.结果表明:四种处理方法对纤维素的影响不明显；硝酸+氯酸钾、次氯酸钠和氢氧化钠制取的竹纤维中都含有木质素,但含量不同,双氧水+冰醋酸制取的竹纤维几乎不含木质素；四种处理方法都降解了半纤维素,但降解程度不同.在纤维分离过程中,超声处理能够缩短纤维分离时间,提高纤维分离效率,同时对纤维化学成分影响不明显.     

竹纳米纤维素膜制备、表征及其性能研究

为制备力学性能优良、透光性能好以及阻隔性能较佳的可再生生物质基膜材料,以漂白硫酸盐竹浆纤维(BP)为原料,先制备竹纳米纤维素(B-CNF),再通过高碘酸钠氧化改性的方法对竹纤维中纤维素的分子结构进行调控,制备了以竹材为基质的竹纳米纤维素膜材料。当NaIO₄氧化处理0.5、 1.5、 3 h时,所得氧化竹纳米纤维素分别标记为OB-CNF-0.5、OB-CNF-1.5和OB-CNF-3,对应制备的膜材料分别标记为OBF-0.5、OBF-1.5和OBF-3,B-CNF制备的膜材料为BF。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等方法对膜材料进行了表征,并测试了其力学性能、透光性能、水蒸气和氧气阻隔性能。结果表明：高碘酸盐氧化可成功地在竹纤维的纤维素分子长链中引入醛基,随着NaIO₄氧化时间延长至3.0 h,竹纳米纤维素中含醛基量增加至1.23 mmol/g;与BF相比,随着氧化时间的延长,竹纳米纤维素基膜材料会逐渐出现分层结构,在波长为600 nm处的透光率从82.24%增加至97.49%,水蒸气透过量(W...     

密闭高温软化处理竹材的玻璃化转变温度

动态热机械分析(DMA)可以用来评判水热处理竹材的效果.DMA研究表明:高温软化处理的竹材,其储能模量明显降低,在40℃时,经高温软化处理后竹材的储能模量比未软化处理后的竹材降低了60.4%;未软化处理竹材的玻璃化转变温度(Tg)为119.8℃,软化处理竹材的玻璃化转变温度(Tg)为88.4℃,软化处理竹材的Tg比未软化处理竹材的Tg下降了26.2%.     

高温软化处理对竹材性能及旋切单板质量的影响

采用高温软化竹材工艺,对在120 ℃密闭高温条件下软化 30 min的软化工艺效果进行研究.结果表明:竹材经密闭高温120 ℃软化30 min后,其弹性模量大幅度下降,由未处理前的8 912 MPa下降到6 417 MPa, 竹材经高温软化处理后塑性提高.动态热机械分析(DMA)的试验结果表明:未软化处理竹材的Tg为120 ℃, 高温软化处理竹材的Tg为88 ℃,软化处理竹材比未软化处理竹材的Tg下降了26.7%.硬度测试结果表明:经高温软化处理后,竹材的硬度大幅度下降,近青面和近黄面分别下降了 42.0%和54.7%.通过对旋切竹单板质量的测定表明:竹材在密闭高温120 ℃软化30 min的工艺下,旋切的竹材单板表面质量可以得到保证.     

竹纤维生物膜载体接触氧化法处理混合废水试验

研究竹纤维生物膜载体生物接触氧化处理浙江临安横畈镇污水处理厂厌氧池出水效果,考察水力停留时间(HRT)和气水比对CODCr,NH4+-N,TN和TP的去除效果。结果表明:竹纤维生物膜载体反应器12天内即完成挂膜启动;HRT在8～15h范围内,随着HRT增加,CODCr处理效果增强;HRT对NH4+-N,TN和TP的去除效果影响较小;试验范围内气水比对CODCr的去除效果无明显影响,NH4+-N和TN的去除率随气水比的增加显著降低,分别从91.46%和46.12%降低至69.21%和36.43%,TP去除率则随气水比增加从29.18%升高至36.40%。竹纤维生物膜载体生物接触氧化反应器与污水处理厂活性污泥曝气池对比试验结果表明:竹纤维生物膜载体生物接触氧化反应器对CODCr处理效果更好、耐冲击负荷能力更强。因此,采用竹纤维生物膜载体生物接触氧化对活性污泥曝气池进行升级改造是可行的。     

竹材活性染料染色工艺初探

以碱处理后的碾压疏解竹束为原材料,对其进行染色处理,系统研究了染色浴比、促染剂浓度及染色时间对竹材活性染料染色效果的影响规律,获得了优化的竹材染色工艺,研究结果表明:1)浴比、促染剂及染色时间均对染色效果有明显影响,其中促染剂浓度对其影响最大。2)随着浴比升高,竹材上染率及固色率呈下降趋势,最大下降幅度超过20%;随着促染剂浓度的增加,竹束上染率及固色率逐渐上升,其中上染率最大提高38.6%,固色率最大提高29.2%,到达60 g/L时基本趋于稳定;随着染色时间的延长,竹材上染率和固色率均呈增加趋势,当染色时间超过2 h后,竹材上染率和固色率基本保持恒定。3)较优的竹材活性染料染色处理工艺条件为:浴比1∶20,促染剂浓度为60 g/L,处理时间为2 h。     

氨水与不同浓度尿素联合处理对竹材软化效果的影响

采用6%浓度氨水浸泡后与10%、20%、30%、40%、50%浓度尿素溶液蒸煮(95℃)的方法对有竹节和无竹节毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.pubescens)材进行软化处理,展平试验及XRD和FTIR分析,结果表明:竹材的展平裂缝数均随着尿素浓度的增加而减少,当尿素浓度较低时,竹节的有无对裂缝数的影响不大,当尿素浓度较高时,无节竹材展平裂缝数明显小于有节竹材的裂缝数;竹筒曲率半径随着尿素溶液浓度的增大而增大,当尿素浓度较低时,有无竹节对竹材曲率半径变化率的影响不大,当尿素浓度在较高时,无节竹材的曲率半径变化率明显高于有节试件的曲率半径变化率;XRD分析表明,试件相对结晶度随尿素浓度增加而增大的原因是由于试件蒸煮处理的过程中试件中的抽出物的溶出,非结晶区内纤维素微纤丝的表面活性得到表现。另外在蒸煮过程中木质素的玻璃化转变温度降低,导致木质素部分降解;FTIR分析结果表明,随尿素浓度增加竹材表面羟基(-OH)数量显著增加,结晶度逐渐增大,最高时可达59.91%,竹材表面裂缝数逐渐减少。     

超声辅助提取对竹纤维结构和机械性能的影响

文章以超声波辅助提取竹纤维,研究超声波处理以及超声波处理方式（前超声和后超声）对低试剂量条件下提取竹纤维结构和热性能的影响。结果表明：超声波处理应用于低试剂量竹纤维提取,可降低竹纤维胶质含量,改善竹纤维细度和细度均匀性。用后超声辅助提取竹纤维,竹纤维胶质含量可降低13.2%,纤维直径由489±247 μm降至224±52 μm,平均直径降低率达54.2%。超声辅助提取对竹纤维机械性能有一定程度的影响,对竹纤维拉伸强度略有降低,拉伸模量下降明显,断裂伸长率略有提高,机械强度均匀性增加;后超声辅助提取较前超声辅助提取对竹纤维的机械性能降低程度小。经提取工艺,竹纤维结晶度增加,但超声辅助提取竹纤维结晶度又略有下降,未超声竹纤维结晶度为56.50%,后超声竹纤维结晶度为55.89%,前超声竹纤维结晶度为56.25%;傅里叶红外光谱分析表明,竹纤维化学结构变化主要由纤维提取工艺引起,超声处理对纤维结构影响不明显;通过电镜观察,经纤维提取工艺,原竹材结构中被胶质包覆的单纤维形态暴露,单丝状明显,超声辅助提取增加了纤维表面粗糙度,后超声辅助提取单丝分散性增强;总体上,超声辅助提取可促进低试剂量条件下的长竹纤维提取,对纤维细度有明显改善效果,但对纤维结构和机械性能影响不大。     

漆酶催化碘处理竹材防霉性能

【目的】利用生物酶催化氧化特性,使无毒杀菌剂碘与竹材形成稳定化学键提高碘的抗流失性,增强竹材防霉性能,为天然无毒防霉剂的开发提供新思路。【方法】以2,2'-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)为促进剂,采用漆酶催化碘化钾并与竹材反应,将碘固着于竹材中,赋予竹材抗流失性和防霉性能,借助傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析竹材处理前后的主要基团和元素变化。以4年生毛竹为试验材料,以木霉、黑曲霉和桔青霉为试验菌种,研究不同浓度漆酶催化碘化钾对3种霉菌的防霉性能。为得到有效成分在竹材中的固着性,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定碘含量,计算竹材中碘固着率。以木霉、黑曲霉和桔青霉3种混合菌环境感染流失和未流失处理材,测试竹材流失前后的综合防霉效果。【结果】漆酶催化碘处理竹材可有效提高竹材防霉性能,不同浓度(以质量百分数wt.%表示)漆酶的参与均优于碘化钾单独处理组的防霉效果,其中浓度为4. 8×10~(-3)wt.‰的漆酶/碘化钾处理材对木霉抵抗力最强,对黑曲霉和桔青霉效果次之,21天后几乎完全被霉菌覆盖。流失试验表明,碘化钾处理竹块碘固着率为37. 47%,质量百分数为4. 8×10~(-3)wt.‰的漆酶催化碘处理竹块后碘固着率提高到86. 13%。3种混合菌环境下碘化钾只拥有有限的防霉效果,加入漆酶后防霉效果明显提高。FTIR和XPS分析表明,漆酶催化碘处理能使竹材木质素发生变化,并在木质素上形成C—I键,而纤维素和半纤维素变化较小。【结论】利用漆酶催化碘处理竹材可在一定程度上提高竹材防霉性能,漆酶浓度越大,防治效力越高。漆酶催化碘处理竹材能有效提升碘在竹材中的固着率。无论是否经过流失试验,漆酶催化碘处理竹块防霉效果均明显高于碘化钾处理竹块。该研究结果不仅可拓宽漆酶等生物酶的应用领域,而且也能为食品或人体接触的竹材提供安全可靠的防霉剂。     

漆酶催化碘化竹材的防腐性能

【目的】利用漆酶催化氧化碘化物产生碘自由基的特性,将具有杀菌或抑菌作用的活性成分固着于竹材上,提高竹材的防腐性能和抑菌成分的固着性,为木竹材保护和改性提供一种环保、高效的新方法。【方法】以2,2'-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)为促进剂,采用不同酶活的漆酶催化碘化竹材,通过14天流失试验和室内耐腐性试验测试流失前后竹材的防腐性能,运用扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对防腐竹材的形貌和成分进行表征。【结果】单独碘化钾处理竹材具有一定的防腐效果,但质量损失率均在10%以上。采用不同酶活的漆酶催化碘化竹材可进一步提高竹材防腐性能,酶活0.60 U·mL~(-1)的漆酶催化碘化竹材防腐效果最佳。经白腐菌腐朽3个月后,漆酶催化碘化竹材质量损失率为7.92%,流失试验后防腐竹材质量损失率增至9.85%,仍属于Ⅰ级耐腐。与白腐菌相比,褐腐菌对竹材的降解更严重,未处理竹材质量损失率高达24.95%,酶活0.60 U·mL~(-1)的漆酶催化碘化竹材质量损失率为9.44%,流失试验后防腐竹材质量损失率变化幅度小,增加0.91%,而单独碘化钾处理竹材质量损失率从流失前的14.30%增至15.34%,漆酶催化碘化竹材具有较好的防腐性能和抗流失性能。从SEM可见,未处理竹材腐朽试验后细胞壁出现明显穿孔现象,特别是褐腐菌,部分穿孔连成一片,细胞完整性已严重破坏,而酶活0.60 U·mL~(-1)的漆酶催化碘化竹材菌丝较少,细胞壁结构较完整。XPS分析表明,处理竹材经14天流失试验和3个月耐腐性测试,白腐菌和褐腐菌对其氧化降解程度均不高,漆酶催化碘化竹材不仅能抑制竹材细胞壁遭受白腐菌和褐腐菌降解,而且具有较好的抗流失性。【结论】漆酶催化碘化竹材可提高碘在竹材中的固着性,对白腐菌和褐腐菌具有较好的抵抗力,漆酶催化碘化竹材的耐腐性能高于单独碘化钾处理,是一种抗流失性强、高效且环保的新型竹材防腐技术。     

超声-抗菌石蜡处理对竹材防霉性能的影响

为增强竹材的防霉性能,以毛竹作为研究材料,先对竹材进行超声预处理,制备了抗菌石蜡乳液对竹材进行浸渍改性处理,并对改性后竹材的含水率、吸水率、防水效率和防霉性能进行了测试。选用天然植物中的2-羟基-1,4萘醌作为防霉剂,选用司班80(Span80)和吐温80(Tween80)作为58号食品级石蜡的复配乳化剂,考虑了亲水亲油平衡(HLB)值对石蜡乳化的影响,制得稳定的抗菌石蜡乳液。利用抗菌石蜡乳液对超声处理后的竹片进行浸渍处理,采用L₉(3³)正交试验设计,以石蜡乳液固含量、干燥温度和干燥时间为因子,以含水率和浸泡768 h后的防水效率为测试指标。结果表明,当Span80和Tween80的质量比为2∶3、HLB值为10.72时,石蜡乳液的稳定性最好。对改性后竹材含水率的影响从大到小依次是石蜡乳液固含量、干燥温度、干燥时间。当石蜡乳液固含量为5%、干燥温度为70℃、干燥时间为1.5 h时,试件含水率最低为4.11%。浸泡768 h后对竹材防水效率影响从大到小依次是干燥温度、石蜡乳液固含量、干燥时间;当石蜡乳液固含量为15%、干燥温度为40℃、干燥时间为1.5 h时,试件防水效率最高为32.15%。超声处理并不能有效阻止竹材的霉变,超声联合抗菌石蜡乳液改性后的竹材防霉性能有明显提高,改性竹材在28 d霉变试验后表面无菌丝、霉点。     

不同预处理对竹纤维束提取及其结构的影响

采用3种不同的预处理工艺提取获得竹纤维束,利用光学显微镜和X射线衍射法分别比较3种工艺下竹纤维束的微观形态和结晶结构。研究结果表明,低碱处理可分离提取竹纤维束,提取的竹纤维束为黄褐色丝状,直径为100～200μm。微观形态下,竹纤维束横截面呈蜂窝状,纵面呈多根柱形紧密排列状。3种工艺中,10%碱常温处理分离竹纤维最易,分离效果最好,残留基质黏附最少。由竹材经3种工艺提取的竹纤维束,结晶结构未改变,但相对结晶度均较原竹材有所提高。     

次氯酸钠氧化法处理阿维菌素废水的实验研究

阿维菌素生产企业的废水随意排放对环境造成了很大的污染.探讨了通过采用具有强吸附性的活性碳对阿维菌素废水进行吸附,多次过滤后,再用0.1%、0.2%、0.3%、0.4%等不同百分比的具有强氧化性的次氯酸钠来催化氧化处理含有阿维菌素的污水,其中0.3%的次氯酸钠处理使阿维菌素废水的COD值由62 000mg/L降低至147mg/L.     

慈竹纳米纤维素的制备及特征分析

以慈竹为原料,先经过抽提处理除去抽提物,再经次氯酸钠和氢氧化钠溶液处理,除去其中的木质素与半纤维素而得到α-纤维素,将得到的α-纤维素通过33%(wt.)硫酸溶液与超声波处理相结合的方式分离出慈竹纳米纤维素。通过扫描电镜(SEM)与透射扫描电镜(TEM)对纳米纤维素的形态特征进行了分析,结果表明纳米纤维素径级范围约10～25 nm。傅里叶红外光谱(FTIR)分析显示慈竹中木质素以及半纤维素已被完全分离,α-纤维素与纳米纤维素化学成分基本一致;热重分析(TGA)显示分离出慈竹纤维中的半纤维素与木质素后,α-纤维素与纳米纤维素热稳定性明显提高,但纳米纤维素的热解温度略低于α-纤维素;X射线衍射(XRD)分析表明在各个分离阶段所得产物中,α-纤维素以及纳米纤维素晶体的结晶度得到较大提高,且均呈现出典型的纤维素Ⅰ结构。     

交联壳聚糖/聚乙烯醇的制备及其在竹材中的构建

以戊二醛为交联剂制备壳聚糖/聚乙烯醇互穿聚合物,并对其溶胀性进行表征。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)研究聚合物的微观形貌和化学结构特征。将戊二醛、壳聚糖及聚乙烯醇混合后通过真空浸渍的方式注入竹材中并发生交联反应,测试处理材的干缩湿胀和防霉防腐性能。结果表明:壳聚糖可均匀分散在聚乙烯醇中,成膜均匀,两者相容性较好;处理材在浸水-干燥3次循环下干缩率为6.9%~7.4%,在吸湿-干燥3次循环下的干缩率为1.4%~1.5%,吸水和吸湿抗胀率最高达34.5%;壳聚糖/聚乙烯醇互穿聚合物在竹材中的构建提高了竹材的防霉和防腐效果。未处理材在试验开始后霉菌便迅速长满,处理材霉菌孢子萌发推迟,生长缓慢,处理后竹材经褐腐菌密粘褶菌和白腐菌彩绒革盖菌侵染后的质量损失率为10.0%和5.4%,与未处理材相比分别减少了8.0%和8.1%。竹材内原位构建壳聚糖/聚乙烯醇聚合物网络,既能够提高竹材的尺寸稳定性,又增加了竹材的防霉和防腐性能,同时为解决竹材尺寸稳定性差和易霉变腐朽问题提供新途径。     

中国近五年竹材加工利用研究进展及展望

对我国近5年(2002—2006)竹材加工利用研究进展, 包括竹材人造板、竹炭、竹醋液、竹纤维等进行了系统归纳和总结; 对我国竹材研究方向给出几点建议, 并对我国竹产业发展趋势做了展望。     

分丝方法对竹纤维提取及机械性能的影响

天然植物纤维替代合成纤维应用已广受关注。竹纤维具有资源广泛、质量小、比强度和比模量高等优点,用作复合材料的增强材料具有多方面优势。分别采用梳理、辊压/平压联合梳理多种分丝方法提取竹纤维,研究了分丝方法对竹纤维提取及机械性能的影响。结果表明:提取出的较好竹纤维主要由原竹材维管束上的纤维束组成,直径集中分布于007~020 mm;采用多级分丝方法可有效降低纤维细度,提高纤维分离度和均匀性,但也可能加大纤维内部缺陷。辊压与梳理联合分丝提取竹纤维具有较高的机械性能,辊压梳理工艺提取的竹纤维平均拉伸强度、断裂伸长率和拉伸模量分别为(479±175)MPa,(195±071)%和(331±125)GPa。采用二参威布尔模型对竹纤维机械性能分析可知,分丝方法对竹纤维拉伸强度和拉伸模量的威布尔形状参数有一定影响,辊压梳理及辊压二次梳理所得竹纤维的拉伸强度威布尔形状参数低于其他分丝方法,二次梳理所得竹纤维的拉伸模量威布尔形状参数高于一次梳理。     

我国竹材微观构造及竹纤维应用研究综述

概述了竹材显微结构、竹纤维超微形态及细胞壁超微构造研究方面主要成果,分别介绍了竹纤维在竹材人造板(重组竹、竹木复合材、竹纤维增强复合材)、竹纤维纺织品、竹浆造纸等领域的应用情况。综合分析竹纤维特性及其在各领域发展的优势,指出竹纤维应用中存在的不足,提出了竹纤维应用中需要解决的问题及研究方向。     

竹材霉变生物学的研究 Ⅲ.环境条件对毛竹材霉变的影响*

用自然接种后套皿异温异湿培养法和人工接种毛竹材致霉菌混合液后同温异湿培养法,对4～5度的毛竹冬竹材和秋竹材进行霉变测定,结果表明:在温热条件下(26～32℃),毛竹材在饱和湿度时霉变最严重,霉变程度与湿度成正相关。用分月暴露后套皿保湿法对毛竹4度(8年生)冬竹材进行霉变测定,结果表明:全年12个月中,七月、二月和一月暴露的毛竹块材,霉变程度极显著地低于其他9个月份,分析系因该三月气温气湿不利于致霉菌在毛竹材上定殖繁育之故。提出两种用于竹材抗霉性快速测定及防霉处理效果评估的实验室方法和供目前生产上暂用的竹材霉变程度分级标准;并根据研究结果,提出了适于生产上采用的几点竹材防霉建议。