硅烷偶联剂处理竹粉化学结构变化及其反应路径

利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线粉末衍射(XRD)和红外光谱(IR)研究硅烷偶联剂(KH-560)改性前后竹粉结构的变化,并推测硅烷偶联剂对竹粉表面改性的机理.实验结果表明,KH-560水解后,通过形成氢键和脱水缩合两个阶段结合到竹粉的表面.硅烷偶联剂改性后的竹粉结晶结构没有明显的变化,IR谱图出现了醚键的吸收,XPS在101.18 eV处出现了Si的发射峰,C1s分峰所对应的结合能由288.16 eV变为288.52 eV,氧原子在530.98 eV处C=O双键的分峰消失,说明在没有外力或化学试剂作用的情况下,竹纤维素分子间较强的相互作用力使反应无法发生在竹纤维素上,而主要是在木质素的醛基C=O上进行.     

光辐射染色木材的变色规律及化学组分结构的变化

以I-214杨木染色单板为试材、氙光作为辐射光源,考察其在100h光照过程中表面颜色的变化规律;依据红外光谱图的谱峰位置和谱峰相对吸收强度,分析和确定光变色过程中染色杨木木材的化学组分。结果表明:染色杨木木材受光辐射易发生变色,其中酸性蓝染色单板的明度指数L*和色品指数b*变化显著,其光变色度显著大于酸性大红GR染色单板;若以波数1510cm-1为基准,非共轭羰基C=O振动的吸收峰(1738cm-1)吸收强度显著增强;共轭羰基C=O伸缩振动的吸收峰(1650cm-1)吸收强度有所增强;芳香环骨架C-C振动的吸收峰(1510cm-1)吸收强度明显减弱;C-O-H振动的吸收峰(1160～1052cm-1)吸收强度有所减弱。     

核磁共振光谱和X射线光电子能谱对纤维低聚糖的分析

1H-1HCOSY和13C-1HHSQC谱对通过Bio-GelP-2柱(2.5cm×125cm)分离制备的纤维三糖、纤维四糖和纤维五糖进行分析。结果表明,在水溶液中纤维低聚糖还原末端C1位α构型与β构型之比(α/β)随聚合度增大而减小,纤维三糖主要是α构型(α/β,0.52),而纤维四糖和纤维五糖主要是β构型(α/β,分别是0.34和0.25)。X射线光电子能谱(XPS)分析表明纤维低聚糖的C1s主要有2种电子结合能,分别为284.8(C1s1,C—O)和286.1eV(C1s2,O—C—O),C1s1与C1s2之比(C1s1/C1s2)随聚合度增大而增大。     

竹纤维与其它天然纤维素纤维的红外光谱分析与比较

通过测定竹、棉、麻、木的纤维素纤维的红外吸收光谱,并利用红外光谱仪数据处理软件设定标峰灵敏度,研究多种纤维素纤维光谱的细微差异,分析各天然纤维素纤维的结构差别,及碱对天然纤维素纤维结构的影响。研究发现棉、麻、木纤维在1 110 cm-1处红外吸收都强于竹纤维,在993 cm-1处的吸收峰弱于竹纤维;经NaOH溶液处理后,各纤维的红外谱图均发生细微变化。从中揭示出各天然纤维晶格有一定的差异,并认为竹纤维的非结晶区含量较多,这是引起竹纤维吸湿性、凉爽性比棉好的原因。     

BTCA交联纳米纤维素气凝胶的结构及性能

【目的】制备基于1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)的化学交联型纳米纤维素(CNF)气凝胶,研究交联程度对CNF气凝胶化学结构、微观形貌和物理力学性能的影响规律,为下一步功能型CNF气凝胶的开发奠定基础。【方法】配制不同质量比的CNF与BTCA混合水悬浮液,采用常规冷冻干燥和后交联方法制备出具有不同交联结构的CNF气凝胶,利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和全自动比表面积孔径分析仪对气凝胶的化学结构、微观形貌、比表面积和孔径分布进行表征分析,并测试其力学性能。【结果】1)与纯CNF气凝胶相比,BTCA交联型CNF气凝胶的FTIR和XPS谱图形态均发生明显变化,FTIR谱图中羟基(—OH)吸收峰减弱而羰基(C=O)吸收峰增强,XPS谱图中C1s的C1、C2、C3能谱均有较大幅度变化,并且拟合出C4(O—C=O)能谱。2)CNF气凝胶经BTCA交联后,其孔结构由原来的缝形孔变为相对规整的柱状孔。随着BTCA含量增加,其比表面积和总孔容逐渐减小,当m(CNF)/m(BTCA)为10/1时,CNF气凝胶的比表面积和总孔容分别从原来的62.8 m~2·g~(-1)、0.21 cm~3·g~(-1)减小到35.5 m~2·g~(-1)、0.098 m~2·g~(-1),降低了将近一半;当m(CNF)/m(BTCA)达到10/4时,CNF气凝胶的整体结构变疏松、易掉渣,出现明显酯化现象。3)纯CNF气凝胶的密度仅5.76 mg·cm~(-3),在100 g载荷下的压缩率高达62.4%,压缩回弹率仅30%。随着BTCA含量增加,其密度和压缩回弹率逐渐增大,压缩率则逐渐减小,当m(CNF)/m(BTCA)为10/1时,CNF气凝胶仍表现出较低的密度(7.67 mg·cm~(-3)),压缩率略微下降(56.8%),但压缩回弹率显著增加(80.8%);当m(CNF)/m(BTCA)达到10/4时,CNF气凝胶的密度增加到9.54 mg·cm~(-3),其压缩率(下降到34%)和回弹率(增加到95%)均发生了显著变化。【结论】BTCA使CNF气凝胶形成化学键结合的交联结构,对其孔隙结构和物理力学性能产生明显影响。BTCA与CNF的质量比越大,CNF气凝胶的密度越大,孔隙结构越致密,只有当BTCA与CNF的质量比在一定范围内时,才能在明显改善CNF气凝胶抗变形性和形变恢复能力的同时使其保持良好的柔韧性,提高其应用价值。     

脂肪酸酯在TG-DSC下的挥发与氧化特性

在N2和O2氛围下,分别对饱和脂肪酸甲酯(C16∶0和C18∶0)和不饱和脂肪酸甲酯(C18∶1)3种纯酯以及来源于生物油脂的混合酯样品进行热重-差示扫描量热法(TG-DSC)研究。研究发现:在N2氛围下,C16∶0的起始失重温度为157.3℃,要比C18∶0低;而C18∶1比C18∶0更容易挥发,对应的起始失重温度分别为175.9℃和193.7℃;由3种纯酯在N2和O2氛围下各自起始失重的温度间隔可判断出碳链较长的C18∶0着火性能最佳,C16∶0与之接近,C18∶1的着火性能最差;3种纯酯样品的TG-DSC曲线在N2氛围下因挥发和热解均呈现出吸热峰,而在O2氛围下在剧烈燃烧时呈现放热峰形。混合酯在不同氛围下都呈现了与纯酯相类似的热重特性和热流峰形,其中所占比例较大的组分对混合酯燃料特性起着关键性的作用。     

季铵盐/酰胺类低共熔溶剂的制备及其对纤维素的溶解性能

以季铵盐类和酰胺类化合物为原料,合成了包括四甲基氯化铵/己内酰胺(TMACl/CPL)、四乙基氯化铵/己内酰胺(TEACl/CPL)、四丁基氯化铵/己内酰胺(TBACl/CPL)、四丁基醋酸铵/己内酰胺(TBAAc/CPL)、四丁基硫酸氢铵/己内酰胺(TBAHSO4/CPL)、四丁基溴化铵/己内酰胺(TBABr/CPL)等系列季铵盐/酰胺类低共熔溶剂(DES)。通过红外和核磁表征了季铵盐和酰胺之间C=O—H—C和C—N—H—C多重氢键的形成过程。应用DES溶解纤维素时,探讨了季铵盐/酰胺类DES中烷基链长、阴离子结构、溶解时间、温度和黏度等对纤维素溶解性能的影响,结果表明:丁基比乙基和甲基具有更高的溶解能力;不同的阴离子Br~-、Cl~-、Ac~-和HSO_4~-中,Ac~-与己内酰胺的作用可为纤维素溶解过程中提供更多的活性位点; TBAAc/CPL为较优的DES,在100℃、70 min,纤维素的溶解度为7.8%。季铵盐/酰胺类组分间的氢键结构对纤维素的溶解作用机制研究发现:纤维素原有的致密有序结构转化为毛糙无序状态,纤维素典型—OH、—CH伸缩振动吸收峰、以及C—O—C不对称伸缩振动峰均未发生改变,纤维素在TBAAc/CPL中溶解时未发生衍生反应,XRD分析发现纤维素再生后的2θ由15.36°、16.68°和22.10°转变为21.99°,晶型由纤维素Ⅰ型变为Ⅱ型。     

沙柳与柠条混合原料碱性过氧化氢法分离的纤维素特性研究

分析了沙柳(Salix psamm ophila)与柠条(Caragana korshinskiiKom.)质量比为1∶1的混合原料的化学组成,在NaOH 18%(质量分数)、反应温度165℃、H2O23%(质量分数)、反应时间90 m in、液固比4∶1(mL∶g)的条件下降解木质素与半纤维素,分离纤维素,计算纤维素制备物的得率及粘度。采用GC、HPLC、FT-IR及13C NMR分析了纤维素制备物的特性,结果表明,碱性过氧化氢法能高效降解大部分木质素,得到的纤维素制备物中残余木质素含量较低(酚醛和酚酸总量为4.39%),纤维素纯度较高(葡萄糖含量84.68%),纤维素结晶度可能升高。     

利用ESCA对苯基异氰酸酯与不同含水率纤维素反应的研究

通过ESCA分析研究 ,确定纤维素的C1S电子结合能在 2 85 95eV左右只有一个对称单峰 ;苯基异氰酸酯与水反应产物N ,N -二苯基取代脲的C1S电子结合能有 2个峰值 ,分别是 :羰基 (2 88 6± 0 1)eV ,苯环峰 (2 84 7±0 1)eV ;随着纤维素含水率的增加 ,苯基异氰酸酯与水反应的比例越来越多 ,当含水率为 9 78%的纤维素与苯基异氰酸酯反应时 ,与水反应的异氰酸酯基占总消耗异氰酸酯基的 92 98%。通过刻蚀技术研究发现 ,苯基异氰酸酯反应产物主要分布于纤维素的表面。     

解结晶对纤维素吸附纤维素酶的影响

为探讨解结晶处理提高酶水解效率的机理,对比研究了高结晶度的微晶纤维素(MCC)和低结晶度的解结晶微晶纤维素(D-MCC)对纤维素酶的吸附过程。结果发现:酶吸附平衡后,样品的XPS和FT-IR分析表明纤维素酶通过酶蛋白的氨基(—NH_2)与纤维素分子链上的羟基(—OH)之间以氢键(C—OH…NH)力吸附在MCC上;相同条件下得到的MCC和D-MCC吸附率曲线的差异表明,底物结构的改善比提高温度更能提高酶吸附率;比较纤维素酶对MCC和D-MCC在35℃下的吸附动力学可知,通过降低底物的结晶度可促进酶吸附,刚性结构的MCC更满足准一级动力学的假设,D-MCC表面结构相对松散,其吸附过程需进一步分析,以得到更适合的动力学方程。     

Characterization the Reaction of Isocyanate and Cellulose by XPS

The practical occasions for isocyanate bonding to woodare often that of heat, high moisture or rich water.When isocyanate reacted with functional groups inwood, such as hydroxyl groups, it formed thecarbamate that fulfils isocyanates powerful chemicalbonding. Meanwhile, it reacted with water or its vapourand formed polyurea, which is a completing reactionwith that of forming carbamate(Rowell, et al., 1981).As a result, this completing reaction correlates to thefinal bonding performance of iso…     

微波等离子体处理西南桤木表面的ESR和XPS分析

采用电子顺磁共振波谱 (ESR)和X射线光电子能谱 (XPS)技术 ,分析了微波等离子体处理前后西南桤木木材表面的性质。ESR图谱分析表明 :经过微波等离子体处理后 ,木材表面可迅速有效地产生大量的自由基 ;XPS图谱分析表明 :微波等离子体处理使木材表面O C原子比增加 ,C1 含量降低 ,而C2 、C3含量增加 ,并有C4 的出现。这些结果表明经微波等离子体处理后木材表面产生了大量的含氧官能团或过氧化物     

微波等离子体处理木材表面光电子能谱分析

XPS是固体木材表面组成分析最有效和最灵敏的工具之一。本研究使用XPS研究木材微波等离子体处理前后表面化学组成的变化。经微波等离子体处理后 ,C1的含量降低而C2 、C3含量增加 ,并伴随C4生成 ,表明纤维素和 /或木素上羟基含量的增加。微波等离子体处理还在木材表面引入了N元素 ,推测有亲水的 -NH2 生成。比较了相同工作条件下 ,N2 、O2 及空气等离子体对木材表面化学组成影响 ,结果表明 :O2的影响最显著而N2 最弱 ,氧的影响还存在其特殊性。     

竹重组材的X射线光电子能谱分析

应用X射线光电子能谱分析(XPS)的技术手段,以冷压热固化与热压法两种生产模式的竹重组材为研究对象,分析其竹材表面元素组成及相对含量的变化。试验结果表明,冷、热压法竹重组材表面的C、O及相对含量有明显差异。从C原子结合形式来看,冷压法与热压法相比,冷压法竹重组材CA(-C-C或-C-H)含量增加明显,CB(C-O或C-OH)含量减少明显,CC(C=O)含量减少,CD(O-C=O)变化不大。说明竹材纤维素、半纤维素、木素,以及抽提物含量等化学组分出现不同程度的变化,进而影响二类竹重组材产品的物理力学性能。     

慈竹竹原纤维与黄麻纤维红外及二维相关光谱分析

以慈竹竹原纤维和黄麻纤维为对象,采用红外光谱法和二维相关红外光谱分析技术,对2种纤维及其化学处理后的单根纤维进行研究。结果表明:慈竹竹原纤维和黄麻纤维的一维红外光谱主要区别于1736cm-1处的CO伸缩振动和木质素苯环特征吸收峰;二者经双氧水-冰醋酸处理后,黄麻单根纤维在1736cm-1附近仍存在明显的吸收峰。在高分辨的二维同步相关谱中,慈竹竹原纤维和黄麻纤维特征差异更为明显,慈竹竹原纤维在1000～1250cm-1范围内有8个自动峰,1008cm-1处强度最大;黄麻纤维有7个自动峰,1217cm-1处强度最大;同时在1435～1750cm-1范围内,黄麻纤维在1726cm-1(C=O伸缩振动)处出现较强的自动峰,而慈竹竹原纤维光谱中没有。各区域内自动峰均为正相关。与化学处理前纤维谱图相比,二者单根纤维的二维相关红外光谱发生了改变,表明纤维成分对其热微扰过程中的变化有一定影响。初步研究表明:二维相关红外光谱为竹原纤维的识别提供了更为丰富的信息,可作为竹原纤维识别的一种新方法。     

Colorimetric and vibrational spectroscopic characterization of weathered surfaces of wood and rigid polyvinyl chloride–wood flour composite lumber

Rigid polyvinyl chloride–wood flour composite lumber containing either pine or maple wood flour and pine and maple lumber was subjected to accelerated weathering according to the ASTM Standard G 53 protocol. Non-weathered and weathered surfaces of all specimens were analyzed using colorimetric methods, reflectance infrared Fourier transform and Raman spectroscopic techniques. In the FT-IR spectra, conjugated ketones (1,744 cm^?1) of lignin as evidenced by their skeletal vibrations (1,560–1,500 cm^?1) and stretching (1,440–1,500 cm^?1) were reduced in weathered specimens. Cellulose was largely unaffected by weathering. C–O bending vibrations at 1,040 cm^?1 from holocellulose in pine specimens and intensity bands at 1,125–1,090 and 1,360 cm^?1 (C–O stretching and O–H bending from cellulose) in the maple and wood–plastic composite (WPC)-maple specimens were unaffected. A band at 1,650 cm^?1 became prominent after weathering of both pine and maple WPC specimens which is due to C=C–C=C stretching vibration of weathered PVC portion of the specimen. Raman shifts at 530 and 840–900 cm^?1 are attributed to C–O and C–C–O stretching in cellulose (remain unchanged). The role of extractives in weathering of pine is shown by the disappearance of Raman shifts at 392 and 434 cm^?1 (C=C deformations in pine extractives) in weathered pine. One-Way ANOVA, between-group designs showed significant effect on brightness (L*), redness (a*) and yellowness (b*) for all treatments.     

Surface analysis of explosion pulps by ESCA

Summary The oxygen (1s) ESCA peak for aspen explosion pulp consists of two components, O1 and O2. A tentative assignment was made for them. O1 with lower binding energy is assigned to oxygen in lignin; while O2 comes mainly from the oxygen elements in carbohydrates. Thus, an O1 area percentage might be viewed as a measure of lignin exposed on the fiber surface. Sulfur (2p) spectra show that the sulfur on the fiber surface of the pulps studied here is in the form of sulfonate groups. Compared to conventional pulps, the lower percentage of O1 and higher sulfur-to-carbon ratio for explosion pulps imply higher number of hydrophilic groups exposed on their fiber surface.     

Summer precipitation influences the stable oxygen and carbon isotopic composition of tree-ring cellulose in Pinus ponderosa

The carbon and oxygen isotopic composition of tree-ring cellulose was examined in ponderosa pine (Pinus ponderosa Dougl.) trees in the western USA to study seasonal patterns of precipitation inputs. Two sites (California and Oregon) had minimal summer rainfall inputs, whereas a third site (Arizona) received as much as 70% of its annual precipitation during the summer months (North American monsoon). For the Arizona site, both the delta(18)O and delta(13)C values of latewood cellulose increased as the fraction of annual precipitation occurring in the summer (July through September) increased. There were no trends in latewood cellulose delta(18)O with the absolute amount of summer rain at any site. The delta(13)C composition of latewood cellulose declined with increasing total water year precipitation for all sites. Years with below-average total precipitation tended to have a higher proportion of their annual water inputs during the summer months. Relative humidity was negatively correlated with latewood cellulose delta(13)C at all sites. Trees at the Arizona site produced latewood cellulose that was significantly more enriched in (18)O compared with trees at the Oregon or California site, implying a greater reliance on an (18)O-enriched water source. Thus, tree-ring records of cellulose delta(18)O and delta(13)C may provide useful proxy information about seasonal precipitation inputs and the variability and intensity of the North American monsoon.