沙柳的孔隙结构、微纤丝角和纤维素结晶度研究

【目的】研究不同年轮沙柳(Salix psammophila)材的孔隙结构、微纤丝角和纤维素结晶度,为更合理、有效地利用沙柳资源提供依据。【方法】以取自内蒙古鄂尔多斯沙地的3年生沙柳为研究对象,利用氮气吸附法(NAD)研究不同年轮处沙柳木材的孔隙结构,并用X射线衍射(XRD)测定不同年轮处沙柳木材的微纤丝角和纤维素结晶度。【结果】从髓心到树皮的3个年轮处沙柳木材的比表面积逐渐增大,分别为0.54,0.68和1.81m2/g;孔体积逐渐增大,分别为0.002,0.468和1.560cm3/g,大多数孔隙的直径为2~10nm;而微纤丝角逐渐减小,分别为14.35°,12.17°和10.71°;纤维素结晶度从第1年轮到第3年轮略有增加,分别为48.15%,49.23%和49.58%。【结论】靠近树皮的沙柳材具有较大的比表面积、孔体积、纤维素结晶度和较小的微纤丝角,是制取纤维素材料和生物质能源的较好原材料。     

细胞壁微纤丝角和结晶区对木材物理力学性能影响研究进展

木材是由不同种类的细胞组成的天然材料,其实体物质是组成其结构的各类型细胞的细胞壁。细胞壁的超微构造主要包括微纤丝和结晶区,微纤丝角能表征纤维素微纤丝的取向,纤维素大分子链排列的有序程度及排列形态决定其结晶程度和微晶形态等结晶区特征。基于前人的研究,系统概述了细胞壁微纤丝和结晶区对木材物理力学性能影响的研究进展,重点围绕微纤丝角和结晶度2个方面,分别归纳了二者对木材密度、尺寸稳定性、木材声学等物理性质以及弹性模量、强度等力学性质的影响作用,同时阐述了微纤丝角与木材硬度和刚度以及结晶度与冲击韧性等的相互关系,并概述了细胞壁微晶形态对木材润湿性和纤维强度影响方面的研究进展,最后对今后的研究方向进行了展望。     

木材细胞壁超微构造的形成、表征及变化规律

细胞壁是木材的实体物质,细胞壁超微构造因纤维素大分子链复杂的排列方式而具有多样性。微纤丝和结晶区均属木材细胞壁的超微构造,其形成、表征及变化规律的研究取得了很多进展。从微纤丝和结晶区的生物形成、微纤丝角和结晶度的表征方法、微纤丝角和结晶度在木材径向及轴向上的变化规律和少数树种中微晶形态变化特点,以及细胞壁超微构造与细胞形态的相关关系进行了综述,提出微纤丝取向形成机制的研究,细胞壁各层厚度累积的过程,以及纤维素微晶形态在木材生长过程中的变化规律研究将成为新的研究热点,以期为基于细胞壁微纤丝角、结晶度和微晶形态来进行多性状的综合遗传改良和早期良种选育等提供重要的科学依据。     

施肥处理对Ⅰ-69杨木材材性的影响

为了探索不同施肥处理对I-69杨（Populus deltoides cv.I-69/55)木材材性影响规律,作者对4种施肥处理下的12年生I-69杨的纤维长度、宽度、双壁厚、腔径、壁腔比、微纤丝角及木材基本密度等材性指标进行了系统测试,并对测试数据进行了统计分析。结果表明：不同施肥处理对I-69杨的双壁厚、腔径、壁腔比和微纤丝角影响显著,而对纤维长度、宽度和木材基本密度影响不显著,其中双壁厚和壁腔比在各试验地之间差异达到0.1%显著水平,微纤丝角达到1%显著水平。     

利用XRD研究乙酰化木材的结晶度和微纤丝角

通过应用X射线衍射仪测定木材乙酰化前后结晶度和微纤丝角,探究乙酰化处理对木材尺寸稳定性的影响。结果显示:经过乙酰化处理,木材结晶度略降低,微纤丝角略增大。分析实验结果可知,木材的抗拉强度、弹性模量略有减小。所以,乙酰化对木材的力学强度和尺寸稳定性无显著影响。由于乙酰化消耗了木材中亲水性的羟基,降低了木材的吸湿性,进而增强了尺寸稳定性。此为提高木材尺寸稳定性的最主要因素。     

浸渍工艺对FRW阻燃单板载药量的影响

选用新型木材阻燃剂FRW处理杨木和桦木单板,探讨浸渍工艺条件(浸渍时间和浸渍浓度)、单板厚度、树种等因素对FRW阻燃单板载药量的影响。结果表明:随着单板浸渍时间的增加和浸渍浓度的提高,杨木和桦木的单板载药量均呈上升趋势;树种不同,其载药量存在差异,杨木单板的载药量高于桦木单板;随着单板厚度的增加,单板载药量在整体上呈下降趋势。     

浸渍工艺对FRW阻燃单板载药量的影响

选用新型木材阻燃剂FRW处理杨木和桦木单板,探讨浸渍工艺条件（浸渍时间和浸渍浓度）、单板厚度、树种等因素对FRW阻燃单板载药量的影响。结果表明：随着单板浸渍时间的增加和浸渍浓度的提高,杨木和桦木的单板载药量均呈上升趋势;树种不同,其载药量存在差异,杨木单板的载药量高于桦木单板;随着单板厚度的增加,单板载药量在整体上呈下降趋势。     

施肥与未施肥条件下Ⅰ-69杨解剖学特性的比较研究

对施肥处理和未施肥处理两种条件下的12年生I-69杨(Populus deltoides Bartr cv."Lux" ex I-69/55)的年轮宽度、纤维长度、宽度、壁厚、腔径、长宽比、壁腔比、微纤丝角及基本密度等材性指标进行了系统测试,并对测试数据进行了统计分析.结果表明:施肥处理可促进杨树生长;对年轮宽度、纤维宽度、腔径、壁厚、微纤丝角等有增大作用,但降低了纤维长度、长宽比等指标.经方差分析,施肥处理对I-69杨木材解剖学特性的影响不显著.     

施肥与未施肥条件下I-69杨解剖学特性的比较研究

对施肥处理和未施肥处理两种条件下的 1 2年生 I-69杨 (Populusdeltoides Bartr cv.“Lux”ex I-69/ 5 5 )的年轮宽度、纤维长度、宽度、壁厚、腔径、长宽比、壁腔比、微纤丝角及基本密度等材性指标进行了系统测试 ,并对测试数据进行了统计分析。结果表明 :施肥处理可促进杨树生长 ;对年轮宽度、纤维宽度、腔径、壁厚、微纤丝角等有增大作用 ,但降低了纤维长度、长宽比等指标。经方差分析 ,施肥处理对 I-69杨木材解剖学特性的影响不显著。     

施肥与未施肥条件下I-69杨解剖学特性的比较研究

对施肥处理和未施肥处理两种条件下的12年生I-69杨(Populus deltoides Bartr cv."Lux" ex I-69/55)的年轮宽度、纤维长度、宽度、壁厚、腔径、长宽比、壁腔比、微纤丝角及基本密度等材性指标进行了系统测试,并对测试数据进行了统计分析.结果表明:施肥处理可促进杨树生长;对年轮宽度、纤维宽度、腔径、壁厚、微纤丝角等有增大作用,但降低了纤维长度、长宽比等指标.经方差分析,施肥处理对I-69杨木材解剖学特性的影响不显著.     

4种灌木材微纤丝角及其变异性研究

[目的]研究灌木材的微纤丝角及其变异性。[方法]采用偏光显微镜法,分析研究内蒙古地区树龄3 a以上沙柳、柠条、红柳、沙棘的微纤丝角及其变异性,并用碘染色法进行验证试验。[结果]沙柳、柠条、红柳、沙棘灌木材的平均微纤丝角分别为11.09°、8.08°、7.84°、6.91°,与同龄阔叶树材相比角度偏小。红柳纤丝角的株内径向变异规律为从髓心到树皮逐渐减小,株内纵向变异规律为由根部到梢部逐渐减小,根部、中部、梢部纵向不同部位微纤丝角的均值、标准差和变异系数均存在明显差异。[结论]该研究为灌木材的开发利用及遗传改良提供了理论依据。     

酶预处理结合研磨法对桉树纸浆纤维微/纳纤丝微观形貌的影响

【目的】探究酶用量、酶解时间及研磨时间对制备的桉树纸浆纤维微/纳纤丝微观形貌及性能的影响。【方法】以桉树纸浆为原料,经不同的酶用量(20,40,60和80ECU/g)和酶解时间(2,4,6和8h)预处理后,用研磨法制备纤维素微/纳纤丝,利用扫描电镜、X射线衍射仪对制备的微/纳纤丝进行表征。【结果】在酶解时间为6h的条件下,当酶用量由20ECU/g增加至80ECU/g时,研磨制备的微/纳纤丝直径由143.89nm减小至52.21nm;在酶用量为60ECU/g的条件下,当酶解时间由2h增加至8h时,研磨制备的微/纳纤丝直径由131.23nm减小至43.73nm。酶处理后的纤维及研磨处理后的纤维均保持了天然纤维的Ⅰ型结构,结晶度分别比纸浆纤维(59.21%)提高11.68%和8.31%,所制备的微/纳纤丝的结晶度为67.52%。【结论】酶预处理可以有效降低微/纳纤丝的制备时间,减少能耗;随着酶用量及酶解时间的增加,微/纳纤丝直径逐渐减小;纤维素酶可降解纤维素部分非结晶区并使纤维润胀。     

氯化锌浸渍处理对樟子松热处理材尺寸稳定性和处理能耗的影响

【目的】本研究旨在探究弱酸性氯化锌溶液浸渍对热处理材的尺寸稳定性以及处理能耗的影响。【方法】采用质量分数5%的氯化锌溶液浸渍樟子松试样,并进行不同温度的热处理,通过试样吸湿后的尺寸和质量变化分析,评价浸渍–热处理樟子松试样的尺寸稳定性和吸湿性,并结合红外光谱分析、X射线衍射分析以及能耗计算,阐明浸渍–热处理对试样尺寸稳定性的影响机制和能量消耗情况。【结果】氯化锌浸渍–热处理组的性能提升效果比热处理组更明显;随着热处理温度的升高,木材的吸湿性降低,尺寸稳定性提高,热处理组和浸渍–热处理组的体积湿胀率分别从3.5%、3.4%下降到2.6%、2.1%;两种处理方式下的处理材红外吸收光谱图中均没有产生新的官能团特征峰,但羟基数量均随着温度升高而明显降低;处理材的相对结晶度呈上升趋势,热处理组和浸渍–热处理组分别由36.05%、38.77%提升到48.51%、53.04%;浸渍–热处理组试材在160℃达到的处理效果比仅进行180℃热处理达到的处理效果更好,同时因为前者的处理温度更低,所以能够减少处理过程中的能耗,在所研究的温度范围内最高可减少10%的能耗。【结论】相比樟子松热处理改性,氯化锌浸渍...     

新洲滩地不同品系杨树木材纤维形态、纤丝角和结晶度变异研究

本文对五种不同品系杨树木材粗视和显微构造、纤维形态、纤丝角和结晶度的比较研究,结果表明,五种不同品系杨树木材的粗视和显微构造都无显著差异。纤维长度为967.5—1118.5μm,分布频率1000μm以上者占53—89%。长宽比为35.9—43.7μm,柔性系数为0.56—0.67,均较大。次生壁S_2层微纤丝角为19.59—25.46°,纤维素相对结晶度为52.36—57.72%,较高。适宜作为制浆造纸原料。63杨、69杨和72杨可作为长江滩地造林的优良树种。     

长江滩地不同品系杨树木材纤维形态、微纤丝角和结晶度变异研究

为杨树选种育种及利用提供理论依据,并为长江滩地综合治理和开发优选树种,对5个品系杨树木材构造、纤维形态、微纤丝角和结晶度进行了比较研究。结果表明:5个品系杨树木材之间的粗视构造和显微构造无显著差异。纤维长度为967.5—1118.5μm,分布频率1000μm以上者占53—89%,长宽比为35.9—43.7μm,壁腔比为0.48—0.79,柔性系数为0.56—0.67,次生壁S_2层微纤丝角为19.59°—25.46°,纤维素相对结晶度为52.36—57.72%。5个品系杨树木材均适宜作制浆造纸原料,尤以Ⅰ—63杨为最佳。Ⅰ—63杨、Ⅰ—69杨和Ⅰ—72杨速生丰产,可作为长江滩地造林的优良树种。     

纤维素酶协同超声波处理制备杨木微/纳纤丝

杨木纤维经纤维素酶预处理后,用超声波法制备杨木微/纳纤丝,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和红外光谱仪对制备的杨木微/纳纤丝进行表征分析.结果表明:纤维素酶可降解纤维素的部分无定形区并能润胀纤维,再用超声波处理能制备出微/纳纤丝,所制备的杨木微/纳纤丝宽度在50 nm-1μM之间;杨木微/纳纤丝保持了天然纤维的晶型,结...     

纤维素酶协同机械法制备微/纳纤丝

以杨木纸浆纤维为原料,采用纤维素酶水解法协同机械处理法制备出微/纳纤丝（Micro/Nanofibrils）.酶处理制备微/纳纤丝的影响因素按大小依次为：时间、加酶量、料液比.最佳工艺条件：处理时间为36 h,加酶量30 FPU,料液比为1∶40.酶解后纤维的结晶度为84.2％,纤维素含量为95.26％,再经过纤丝进行超声和高压均质间歇式处理来制备微/纳纤丝.从SEM图可以看出,纤丝表面起毛、分丝帚化,次生壁中层S2上微纤丝暴露,分离出了细小纤维.纤维的直径分布在25～55 nm,宽度方向已经达到纳米级纤丝要求.     

BL-阻燃剂处理后杨木单板变色规律的研究

采用BL-阻燃剂溶液浸渍处理杨木单板,通过改变浸渍温度、浓度、时间和干燥温度、含水率等工艺因素,分析阻燃材变色的原因以及影响因素。结果表明,阻燃处理后杨木单板颜色变黄,变深;磷酸与木质素发生缩聚反应是变色的主要原因。单板颜色和氧指数受阻燃处理液浓度影响较大,处理温度和处理时间影响较小。含水率和干燥温度对阻燃材变色有一定影响,含水率越低单板变色越明显,含水率高于4%时,干燥温度对变色影响较小;含水率低于4%时,干燥温度越高,变色越严重。     

热处理浸渍杨木性能研究

【目的】探究不同固化温度对浸渍杨木力学性能、物理性能和甲醛释放量的影响,为浸渍木的加工与应用提供实践指导和理论依据。【方法】以毛白杨锯材径切板为试材,以不进行任何处理锯材为素材,以常压过热蒸汽为介质,选择120,140,160,180℃的固化温度对脲醛树脂浸渍杨木(浸渍材)进行树脂固化处理。【结果】经过高温固化处理的浸渍杨木力学性能相对于素材有所升高,相对于未经高温固化浸渍材有所降低。与素材相比,浸渍材和120,140,160,180℃固化浸渍材的抗弯强度(MOR)分别升高了49.60%,45.21%,43.40%,37.70,24.95%;弹性模量(MOE)分别升高了107.39%,106.83%,92.40%,85.20%,57.35%;硬度值分别升高了65.71%,59.41%,56.06%,50.98%,44.46%;冲击韧性分别降低了7.03%,10.77%,14.73%,16.40%,21.54%。素材、浸渍材以及120,140,160,180℃固化材的阻湿率分别为0,20.0%,26.0%,29.4%,30.0%,33.3%。随着固化温度的升高,固化浸渍材阻湿率升高,尺寸稳定性提高。未经高温固化浸渍材的甲醛释放量为1.66mg/L,120,140,160,180℃固化浸渍材的甲醛释放量分别为1.09,0.91,0.25,0.16mg/L,经过高温固化处理后浸渍材的甲醛释放量明显降低。【结论】热处理对浸渍木物量力学性能及甲醛释放量有明显影响,建议生产中选用160℃作为脲醛树脂浸渍杨木的固化温度。     

兴安落叶松管胞形态特征和微纤丝角及其径向变异的研究

以黑龙江省哈尔滨市方正林场选取的20年生兴安落叶松4株木材为材料,通过对其管胞长度和宽度,长宽比,壁腔比和微纤丝角的测定和分析,探讨了兴安落叶松管胞形态特征和微纤丝角及其径向变异规律.结果表明:(1)兴安落叶松木材管胞长度的平均值为2125.43 μm,管胞宽度的平均值为35.06 μm,长宽比的平均值为60.67,壁腔比的平均值为0.33,微纤丝角的平均值为27.37°,兴安落叶松木材属于长纤维,是很好的制浆造纸纤维原料.(2)兴安落叶松管胞长度的平均值变异范围为2259.25～2032.25 μm;管胞宽度为36.08～34.01 μm;长宽比变异范围为64.81～56.39;壁腔比变异范围为0.3916～0.2917;微纤丝角变异范围为27.03°～27.97°,方差分析表明,兴安落叶松木材管胞形态特征和微纤丝角株间差异不显著.(3)兴安落叶松木材管胞长度的径向变化模式为Panshin II 型;管胞宽度、长宽比径向变化为从髓心到树皮逐渐增加;壁腔比径向变化呈波动上升趋势;微纤丝角径向变化呈逐渐减小的趋势.