木材-纳米SiO2气凝胶复合材料结构的FTIR表征

在催化剂存在下,使正硅酸乙酯与乙醇-水溶液混合制备硅醇溶胶,迅速将其分别注入到西南桤木和紫椴木材中,令其在室温下反应100min左右得到木材-凝胶,然后采用超临界干燥技术制备木材-SiO2气凝胶。应用FTIR方法对上述溶胶-凝胶法木材-SiO2气凝胶复合材料的结构进行了表征,结果表明,复合材料的FTIR特征基本上是由木材与SiO2气凝胶谱图加合而产生的,没有得到木材与SiO2气凝胶产生化学结合的明确证据,但是观察到气凝胶中Si—OH结构信息(844cm-1);部分木材-SiO2气凝胶复合材料试样中1735cm-1吸收峰强度明显降低,说明不当的制备工艺条件有可能造成木材中半纤维素发生降解。     

硅气凝胶在木材-纳米无机质复合材料中的应用

气凝胶是一种新型的纳米多孔结构材料,具有可在纳米尺度控制和剪载的连续的三维网络结构,具有许多优异的性能和广阔的应用前案。结合气凝胶的制备过程,阐述了气凝胶的概念、性能、CO2超临界干燥工艺,探讨了硅气凝胶与木材的结合方式,随着二氧化硅气凝胶在木材科学与技术中的应用,必将给无机质复合木材的研究带来新的动力。     

气凝胶结构木材的形成

为了解决普通气凝胶在实际应用方面存在的一些缺陷,同时赋予木材新的功能,使木材功能性改良体现木材和纳米材料的双重优点,并强化气凝胶结构木材的智能效应和环境学特性,使用氢氧化钠溶液、氨水、双氧水、双氧水和水合肼相配合、双氧水和氨水相配合以及水分别对木材进行了改性处理,并对用水处理过的试材进行了爆破膨化处理.结果证明:对木材进行改性处理,可以达到减小其密度、增大体积、改变结构的目的,使木材试件向气凝胶型材料方向转变.     

气凝胶结构木材微观结构及化学性质

根据木材的天然生物结构,利用木材改性的方法对气凝胶型木材的制备进行了初步研究,以期在解决气凝胶在实际应用方面存在的一些缺陷的同时赋予木材新的功能,使木材功能性改良体现木材和纳米材料的双重优点.分别使用A,B两种溶液对木材进行改性处理,并通过CO2超临界流体干燥后,再使用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)对处理试件进行表征.     

气凝胶结构木材的物理性质

以具备气凝胶型基本结构的南方轻木(Ochroma pyramidale)为试件,对其进行改性处理,经超临界流体干燥后测定其力、热、声学物理性能.结果表明:在力学性能方面,经过双氧水处理的轻木试件较经水处理的轻木试件更加接近普通气凝胶的性能.与对照相比,水处理和双氧水处理的木材在顺纹抗压强度方面分别下降了35.2%和23.7%;抗弯弹性摸量分别上升和下降了15.4%和9.5%;抗弯强度分别下降了15.2%和23.1%;端面硬度分别上升和下降了10.7%和44.7%;弦面硬度分别下降9.6%和71.3%.在热学性质方面,导温系数分别上升了21.3%和43.3%,导热系数分别上升18.8%和15.9%,比热容分别上升和下降了4.1%和12.1%.     

溶胶-凝胶法制备SiO2/NR复合材料的力学性能

将SiO2与天然橡胶的制备工艺相结合,先以价格低廉的水玻璃为原料,采用溶胶-凝胶法制备SiO2溶胶和凝胶,再以天然鲜胶乳共沉-共凝制备SiO2/NR复合材料,考察了制备工艺条件对复合材料力学性能的影响.结果表明,制备SiO2/NR复合材料较适宜的复合工艺为:水玻璃与乙酸乙酯反应温度30℃,乙酸乙酯和水玻璃溶液中所含SiO2的摩尔比n为0.8:1,水玻璃浓度为6.5%.当SiO2用量为10份时,复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别达到了33.4MPa和47.1kN·m-1.     

木材细胞壁的超微构造与气凝胶型木材的制备原理

阐述了木材细胞壁的化学组成、超微构造及壁层结构.根据木材细胞壁的结构,气凝胶型木材的制备主要包括3个步骤:木材细胞壁S3层的破坏;木材细胞壁的膨化;超临界干燥.通过对木材细胞壁的超微构造的分析,从原理上对气凝胶型木材制备的各个步骤进行了简要的叙述.     

木材中的纳米尺度、纳米木材及木材-无机纳米复合材料

为将纳米科技导入木材科学与技术研究领域,把木材科学、木材-无机复合材料学研究水平提升到纳米尺度的研究阶段,该文基于木材细胞壁的层构造及其主成分的堆积模型,提出了木材中的纳米空隙构造、纳米构造单元、纳米木材等新概念,并尝试性地讨论了纳米木材的制备方法,以及0-2,0-3,2-3木材-无机纳米复合的可行性.作者指出:①木材中的纳米空隙预示着木材具有收容纳米微粒、纳米管、纳米棒等纳米结构单元的空间.②木材中的纳米结构单元从大到小可以划分为:纳米层、纳米CMF和Matrix 、纳米晶胞、纤维素分子链簇.理论上由这些单元可以组合成纳米木材.③木材-无机纳米复合材料可以在0-2,0-3,2-3尺度上进行操作.     

CO2超临界流体萃取干燥对气凝胶型木材尺寸稳定性的影响

采用CO2超临界流体干燥技术处理山黄麻木材,研究干燥技术对木材尺寸稳定性的影响。结果表明,超临界CO2流体干燥基本可以保持木材原有的尺寸和形状,且干燥后没有变形、变色等干燥缺陷产生;各因素对试验结果的影响顺序为超临界温度〉超临界干燥时间〉超临界压强,超临界温度对试验结果的影响显著,木材端面积变化率随着超临界温度的增加而减小;山黄麻木材最优干燥技术为,超临界温度60℃,超临界压强12MPa,超临界干燥时间3h。     

生物矿化合成木材-SiO2复合材料的XPS分析

利用生物矿化原理制备木材—SiO2复合材料,采用溶胶—凝胶法制备硅溶液,用不同质量分数的硅溶液对喜树进行浇灌和滴注试验。经过1个月的试验得到样品,利用光电子能谱仪(XPS)分析素材和SiO2复合材样品中硅、碳的质量比,证实喜树成功吸收硅元素,并且存活,植株根茎附近生长较好,枝叶较多,顶部附近枝叶较少。比较浇灌、滴注2种方法:①浇灌过程相对简单,树木对硅的吸收相对较少;使用质量分数越高的药品对树木进行浇灌,树木对硅的吸收越好。②滴注过程相对复杂,树木对硅的吸收相对较多;使用质量分数越高的药品进行滴注,树木对硅的吸收越好;但吸收不均匀,呈滴注孔口附近往树梢方向减少趋势。前期研究结果表明,对树木进行浇灌和滴注,药品硅的质量分数过高树木会死亡,过低则达不到要求,因此,最佳质量分数配制还有待于进一步研究确定。总的来说,利用生物矿化原理模拟木材—SiO复合材是可行的。     

氨基改性纳米纤维素气凝胶的制备及吸附性能研究

为了改善和提高纳米纤维素(CNF)气凝胶对CO₂的吸附选择性及吸附能力,采用3 -(2-氨基乙氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷作为改性剂对球形水凝胶进行接枝改性,再经冷冻干燥制备氨基改性CNF气凝胶。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、比表面积孔隙测定仪等对气凝胶进行表征,并进行CO₂吸附/解吸测试。结果表明：改性CNF气凝胶对CO₂的吸附能力随着氮含量的增加而增加;在初始压力0.13 MPa,温度20 ℃时,CO₂吸附量最大为1.80 mmol/g,远大于未改性CNF气凝胶吸附量;经10次吸附/解吸循环,其吸附能力基本稳定,具有良好再生能力。     

香椿木干燥特性和干燥基准初探

本文以香椿木人工林木材为对象,采用百度试验法对其干燥特性进行了初步研究。结果表明：香椿木为较易干燥树种,其主要干燥缺陷为初期开裂和截面变形;香椿木的初期开裂、内部裂纹、截面变形、扭曲变形与干燥速度等级分别为3、1-2、3、2级和2级;根据干燥缺陷等级及相应的干燥条件初步拟定了其干燥基准。     

超临界甲醇法制备生物柴油的研究进展

介绍了超临界甲醇法制备生物柴油的反应机理及其工艺的研究进展,着重阐述了反应温度、醇油比、水和游离脂肪酸、共溶剂及催化剂等因素对超临界甲醇法制备生物柴油的影响。     

纳米TiO2的制备及光催化性能研究

采用改进Sol-gel方法,制备纳米TiO2光催化剂,利用TG-DTA、XRD、TEM、BET、HPLC等分析测试手段对制备过程、样品的结构和性能进行了研究.结果表明:改进的Sol-gel法制得的光催化剂具有单分散椭球形微孔结构,而且比表面积大、粒径小且分布窄、分散性好;光催化剂的最佳制备条件为450℃煅烧2h,以染料罗丹明B水溶液为目标降解物,1 h的降解率为99.5%.     

依据响应曲面法和BP神经网络对木纤维脉冲-旋流气流干燥工艺优化

为探讨脉冲-旋流气流干燥工艺对木质纤维终含水率的影响,选用Box-Behnken试验设计进行响应曲面法试验,考查杨木纤维脉冲-旋流气流干燥过程中主要工艺参数对终含水率的影响。结果表明:影响杨木纤维终含水率的工艺参数递次是初含水率、进风温度、进料速度和风速。选用TensorFlow框架借助python编程语言建构BP神经网络,搭建终含水率预测模型,结果显示:足够的样本数据反映出规律特征后,预测模型的优化效果得以改善。将响应曲面法试验和BP神经网络模型优化效果进行对照,响应曲面法和BP神经网络的ERMS值、R2值分别为0.2264、0.9834和0.4419、0.9794,反映出响应曲面法的优化水平更好。研究结果旨在为丰富木质纤维气流干燥理论体系及其工业化应用提供技术支持和理论依据。     

五味子醇甲的超临界CO_2流体萃取及RP-HPLC分析

通过正交设计试验,探讨了超临界CO2法萃取北五味子果实中五味子醇甲的工艺条件,并建立了五味子醇甲的质量分数高效液相色谱测定方法.研究表明:最佳提取条件为萃取压力25 Mpa,萃取温度45 ℃,萃取时间60 min,提取率可达到0.970%;以乙腈-水溶液为流动相,在Zorbax Eclipse XDB-C18柱进行高效液相色谱分析,平均回收率为98.64%,相对标准偏差为2.908%,检出限为0.02 μg/L.     

CO2超临界萃取法提取玫瑰类黄酮及其保健功能研究

[目的]探讨采用CO2超临界萃取技术提取玫瑰黄酮的效果,研究玫瑰黄酮的保健功能。[方法]以玫瑰为材料,采摘后用乙醇浸提、浓缩,经过CO2超临界萃取,在提取玫瑰精油的同时,获得了玫瑰黄酮。以大鼠实验对象,对提取的玫瑰黄酮调节血脂功能进行动物实验。[结果]使用CO2超临界萃取技术从玫瑰中萃取的黄酮得率为0．55％,经喷雾干燥后的固体为紫红色粉末,黄酮含量（干重）为63mg／g。动物实验证明,饲喂一定剂量的玫瑰黄酮可降低大鼠中血清TC、TG水平,提升HDL．C水平,具有降低血脂的功能。[结论]CO2超临界萃取除萃取玫瑰黄酮外,还能提取挥发性强的高价值产物玫瑰精油,而且还具有浓缩的功能,没有残留,为开发高附加值的玫瑰及其制品提供了新的思路。     

木质素与咖啡壳粉制备木塑复合材料的性能研究

以碱木质素与咖啡壳粉共同作为原料,与桉木粉、高密度聚乙烯以及助剂等,采用熔融混炼、挤出造粒、热压成型的方法制备木塑复合材料。分析木质素、咖啡壳粉的加入对复合材料力学性能、吸水性能、动态热机械性能等方面的影响;并且全组分测定了咖啡壳粉,分析其与木粉化学成分的差异。结果表明：咖啡壳粉主要化学成分与木粉接近,仅加入木质素制备的WPC,静曲强度与拉伸强度均随木质素含量的增加呈现先增加后降低的趋势。而加入木质素与咖啡壳粉制备的WPC力学强度得到显著的改善,静曲强度可以提高49.31%,冲击强度提高16.62%。木质素与咖啡壳粉加入后,各组分之间具有较好的相容性,能够形成均一的体系,表现出更高的热稳定性;同时断面更为密实均匀,体现出更为理想的界面结合性。添加木质素后,WPC耐腐朽性能得到改善,与仅添加木质素制备的WPC相比,加入木质素与咖啡壳粉制备的WPC具有更好的耐腐性。可见,碱木质素添加量为15%,咖啡壳粉为45%时,制备的木塑复合材料性能最佳。