树叶组成的热解反应及热稳定性的理论解析

采用多组分平行反应模型并结合非线性最小二乘拟合技术,对树叶在惰性氛围中的热重(TG)试验结果进行动力学过程的解析,理论上跟踪各组分的热解特性和规律。结果表明:随着温度的提升,树叶经历脱水、挥发油类物质析出、半纤维素、纤维素以及木质素的依次降解并形成焦炭(即固定碳)等过程。温度150℃后树叶的热失重速率(DTG)曲线的变化特征主要由半纤维素、纤维素以及木质素的热解叠加而成,与木材中主要成分的热解现象相似。半纤维素热解几乎完全生成气体,对碳形成的贡献很小;纤维素则稍有不同。木质素对固定碳的含量贡献最大。相应地,半纤维素和纤维素的份额对应工业分析中的挥发分含量,而固定碳含量则取决于木质素所占的比例。工业分析中挥发分的含量高意味着对应材料的热稳定性差,即可燃性强;对于固定碳的含量来说则正好相反。研究结果为评估植物的热稳定性以及防火树种的筛选提供了重要的依据。     

FTIR法研究蜜环菌降解前后榛子木材木质纤维素结构及成分的变化

为了确定蜜环菌对榛子木材木质部和树皮部分的降解作用,以及对其成分的影响,本文对受蜜环菌降解不同时间的榛子木材的红外光谱进行研究。方法:选择蜜环菌作为侵染榛子木材的腐朽菌,以健康榛子木材和受蜜环菌腐朽40d、80d以及腐朽1年的榛子木材为研究材料,利用傅里叶变换红外光谱分析仪(FTIR)测定其红外光谱图。根据图谱中木质素、综纤维素及草酸钙官能团谱峰位置和谱峰相对吸收强度的振动变化情况,分析被蜜环菌腐朽后的榛子木材成分的变化情况。结果表明:榛子木材树皮部分和木质部中主要成分为木质素、综纤维素和一水草酸钙结晶(COM)。这3种成分均能被蜜环菌降解,并随着降解时间的改变,榛子木材成分发生不同程度的变化。其中,草酸钙可以被蜜环菌降解至含量很低,并能够在综纤维素降解时,再大量生成;另外,木质素的相关吸收峰,仅在受蜜环菌降解1年的榛子木材树皮部分发生变化,说明木质素很难被降解。     

热改性木材化学成分变化及其影响因素

木材易产生吸湿变形和腐朽等问题，影响其应用效果。热改性处理可有效提升木材的尺寸稳定性和耐久性，并具有无毒、环保的特点，是一种极具潜力的木材改性方法。文中综述了木材组分（纤维素、半纤维素、木质素、抽提物）在热改性过程中发生的化学变化，以及木材树种和部位、处理介质、处理温度和时间对木材热降解的影响。经不同热改性工艺处理后，木材的化学成分变化存在较大差异。探明热改性工艺、热改性材化学成分变化和性能之间的响应机制，将有助于开发或优化热改性技术，从而得到性能优异的热改性材，拓宽其应用领域。     

增加林木的纤维素生产和转基因树的生长(英文)

纤维素是植物组成中的重要多聚物。纤维素也是重要的工业原料和可再生的能源物质。利用转基因技术可以降低林木中木质素含量并增加纤维素含量。木质素合成酶基因4-CL是一个重要的和木材再生有关的基因。在我们的研究中,将利用反义表达方法降低木质素含量,增加纤维素含量。研究包括:D4-CL基因的分离;转基因植物的生产;纤维素和木质素含量分析;中试。参69。     

三聚氰胺—甲醛与木材的交联作用

为了研究木材压密化处理过程中交联试剂与木材的作用机理，以大青杨木材为试样，分离制得综纤维素、纤维素、α－纤维素、木质素和半纤维素，并分别与三聚氰胺－甲醛反应，测定了不同化学组分与交联剂作用的活性顺序及其分布。结果表明：三聚氰胺－甲醛与大青杨木材细胞壁组分的反应活性顺序为：木质素＞半纤维素＞综纤维素＞α－纤维素＞纤维素。还采用红外光谱（ＩＲ）对交联作用前后的综纤维素、纤维素和木质素的化学结构变化进行了分析，从而定性确定了交联化处理木材的主要官能团变化。关键词     

壳聚糖木质素复合材料研究进展

自然界中木质素储量丰富,但由于木质素的化学反应活性较低而限制了其开发利用;而壳聚糖的反应活性较高,在自然界中的含量仅次于纤维素,利用木质素复合壳聚糖制备新型生物质材料具有较高的研究及利用价值。文中介绍了使用木质素壳聚糖制备复合材料的研究进展,包括吸附材料、微胶囊材料和其他材料等,并对木质素壳聚糖复合制备木材胶粘剂等环保型材料的前景进行了展望,旨在为开发壳聚糖木质素复合材料的研究提供参考。     

杉木炭化前后化学成分变化的研究

研究了杉木炭化前后化学成分的变化情况。分析了杉木经160、190、220℃炭化后,苯-醇抽提物、木质素、纤维素、综纤维素及1%NaOH提取物含量的变化。研究表明:随着炭化温度的升高,苯-醇抽提物、木质素含量呈现上升趋势;纤维素含量总体上呈下降的趋势,综纤维素的含量也呈现下降的趋势,比纤维素的下降要明显;1%NaOH提取物的含量稍微上升。炭化温度较高时,木材内部的营养成分破坏越严重,木材的防腐性能越好,但强度有所下降;炭化温度较低时,能够更好的保持木材的强度及性能,因此应根据实际需要来选择木材的炭化温度。     

竹材酚醇液化及其应用研究进展

竹材酚醇液化是竹材综合利用的有效方法之一,通过溶剂反应破坏竹材纤维素的结晶结构、半纤维素和木质素高分子结构,使其分子链断裂,降解成带有反应活性的羟基化合物,可以用于制作胶黏剂、发泡材料和碳纤维等。文章分析了竹材液化原理、酚醇液化技术,以及竹材酚醇液化产物的应用研究现状,认为该领域今后需要加强基础理论和预处理技术的研究,尽快制定相关产品标准,实现竹材资源的高利用率和高附加值。     

脱木素木材衍生功能材料研究进展

木材是一种可再生和机械坚固的天然生物基模板,半纤维素和木质素基质结合纤维素原纤维在木材中分层排列。因此在不改变纤维素原纤维分级排列的情况下去除木材细胞壁中的木质素,可为具有对齐纤维素结构的生物模板功能材料领域带来更多可能性。基于脱木素木材提供的生物模板,可开发出不同的功能材料,并广泛应用于不同领域。文中总结脱木素木材的主要制备方法和功能材料的开发策略,展望脱木素木材衍生功能材料的发展潜力和趋势,旨在为木材功能化研究提供新思路。     

辐射技术及其在木材科学研究中的应用

辐射化学是研究电离辐射与物质相互作用时产生的化学效应的化学分支学科.木材是一种天然生成的由几种高聚物(纤维素、半纤维素、木质素、抽提物)组成的有机复合体, 不同的高聚物在辐射过程中会产生辐射降解、交联等.文中主要概括了辐射加工的发展、特点、原理、辐射剂量, 并详细阐述了辐射加工在木材科学领域中的应用及进展, 主要包括木材辐射干燥、木塑复合材的辐射制备、射线辐射在木材改性中的应用、木材自由基对木材耐候性及辐射对木材各化学组分的影响; 分析了辐射技术在木材科学领域中的应用与发展趋势.     

木材表面非极性化原理的研究.Ⅲ各化学组分在乙酰化过程中酯化能力的差异

本文对“三北”一号杨和杉木中分离出的纤维素、半纤维素、综纤维素、木质素在酯化过程中酯化能力的差异和木材抽出物对木材酯化增重率的影响进行了研究。结果表明 :纤维素的酯化增重率较低 ,杉木和“三北”一号杨的纤维素酯化增重率在反应 2 .5h后仅为 1 .9%和 3.2 % ;在乙酰化过程中半纤维素会大量水解 ;综纤维素的酯化增重率主要是由于半纤维素酯化的结果 ;木质素的酯化反应在 1 h内就基本完成。且杉木木质素的酯化能力比“三北”一号杨木质素的酯化能力要强 ;木材中的抽出物会影响木材乙酰化反应的酯化增重率 ,“三北”一号杨木材的抽出物对木材的酯化增重率的提高产生有利的作用。而杉木中的抽出物对木材的酯化增重率的提高产生不利的影响     

金属钼催化云杉制备松柏醇醚及全组分利用

木质纤维由纤维素、半纤维素和木质素组成,是地球上最丰富的可再生碳氢资源。作为生物质的主要组分之一,木质素是唯一一种可再生的芳香化合物原料。木质素通过降解转化为苯酚单体化合物是实现木质素高值化的应用基础。笔者利用具有纳米尺度的MoOx/SBA-15催化剂开展了云杉木质纤维的还原催化分离研究,实现了木质素组分优先降解为松柏醇醚的过程。结果表明:云杉在甲醇体系中催化还原降解反应的最佳条件为温度240℃、反应时间2 h、常压氮气氛围、甲醇作为溶剂及氢供体。在最佳条件下,木质素经过降解转化为高附加值的松柏醇甲醚,基于木质素质量计算的转化率可达13.5%,该产物可通过简单的硅胶柱层析法实现分离纯化。反应后的固体残渣中,纤维素和半纤维素组分保留率分别达到98%和92%,可分别通过酶催化及酸催化高效转化为葡萄糖和木糖。由此可知,以MoOx/SBA-15作为催化剂不仅可以有效地将木质素催化降解为易于进一步功能化的不饱和单体产物松柏醇甲醚,还可以实现生物质组分分离,得到容易酶解的碳水化合物组分,从而有利于实现生物质的全组分利用。     

用FTIR法研究木材阻燃剂FRW的阻燃机理

采用FTIR显微分析技术,对FRW阻燃处理红松木材限制燃烧固相产物的结构进行分析;采用GC_FTIR联机分析方法,对经FRW阻燃剂及其主要组分处理的紫椴木材试样的热解挥发性产物进行分析和鉴定;讨论FRW阻燃处理木材的热解炭化过程、阻燃剂的作用以及热解产物的结构特点。结果表明:FRW阻燃木材受热时,随着温度的升高,在FRW及其分解产物的催化下,木材逐步发生聚糖脱水、半纤维素脱乙酸、聚糖降解、木质素降解、木材热解产物聚合、脂肪族聚合物脱氧及芳构化等反应,最终炭化;FRW阻燃剂改变了木材的热解途径,并且显著降低了挥发性有机化合物的生成量。     

基于木质素优先降解策略的木质素高值化利用研究进展

木质素优先降解策略是天然木质素高效解聚生产木质素平台化合物最有效的方法之一。区别于传统木质素催化降解路径,这种催化降解策略以木质纤维素为原料,木质素在分离的同时立即与催化剂接触并完成催化降解。这种方法既省略了复杂的木质素分离步骤,又避免了木质素分离过程中的再聚合反应,可以得到高产率的木质素单体。近年来,随着多种新型催化解聚体系的不断建立与完善,这一方向的研究热点将会逐渐转移至下游转化工艺,即对木质素降解产物的高效开发利用。近期报道的很多生物质炼制工艺都描述了从木质素降解产物到高附加值产品的完整工艺流程,这其中就包括大宗化学品和精细化学品的新型生产工艺,以及基于这些中间产品所开发的高分子材料、药物分子或高值燃料的全新合成路线。基于此,笔者概述了木质素优先降解催化体系及其降解产物下游转化工艺研究的最新进展,特别是对木质素降解产物中不同组分的高值化利用进行了深入细致的讨论。根据木质素降解产物的结构特点,将其分类归纳成不同的组分,详细阐述了各组分转化为化学品、燃料和高分子材料的具体催化转化路径,并对后续研究的重点突破方向进行了展望。     

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。     

杨树木质素合成基因C3H与HCT表达下调对细胞壁空间形态的影响

木质纤维素是地球上数量最大的可再生资源,由木质素、半纤维素及纤维素三者紧密结合产生的抗降解屏障作用是纤维素能源利用的主要障碍。高效分离木质素,须对木质素在木材细胞壁中的结构与分布进行充分的研究。本研究中选定莽草酸/奎尼酸羟基肉桂酰转移酶HCT基因和毛白杨香豆酰莽草酸/奎宁酸羟化酶C3H基因为调控目标,通过根癌农杆菌叶盘转化法转化银腺杨无性系84K,最终得到C3H-RNAi与HCT-RNAi转基因植株。发现C3H-RNAi和HCTRNAi转基因株系比野生型植株内中外三层木质部的平均导管腔茎、导管壁、木纤维腔径、木纤维壁均变小。壁腔比值都小于1,比较适合作为造纸纤维原料。探索通过基因改良技术改变杨树木质素结构在细胞壁中空间尺度上分布变化,这将为林木材性改良,木质纤维素高效利用研究奠定基础。     

木材高压萃取木质素的热机械分析

木质素的热流体性似乎对其在工业领域的各种应用都是必需的，如木质素转化为薄膜，纤维及其它塑料。本研究采用热机械分析（TMA）对兴安落叶松（Larix gmelinii Rupr.)木材近临界高压乙醇－水萃取的木质素的热行为进行了考察，结果表明，高压萃取木质素的热性能明显优于硫酸盐木质素的，前者的玻璃转化温度较低，并具有部分熔融特性，因此，高压萃取木质素可不必像硫酸盐木质素那样经化学修饰才有可能转化为可溶材料。     

近红外光谱技术在木材材性分析及木质复合材料生产中的应用

近红外光谱技术具有快速、无损、样品易于准备、适合实际生产在线检测等优点,在木材科学研究领域的应用越来越广泛。文中阐述近红外光谱技术在木材纤维素、木质素和抽提物等化学属性预测,生长特性及物理力学特征等物理属性预测,以及在木质复合材料生产中应用的研究进展,分析了其在木材材性分析及木质复合材料生产中的研究趋势。     

木材细胞壁结构及其流变特性研究进展

木材流变学主要研究木材在应力/应变、温度、湿度等条件下与时间因素有关的变形规律和机制,以研究木材的黏弹性为主要内容。木材发生形变时,其实质承载结构是细胞壁,细胞壁的壁层构造和化学组分对其黏弹行为有显著影响,深入了解木材细胞壁结构及黏弹性质对于实现木纤维/塑料复合材料和制浆造纸工艺的高效设计具有重要意义。本文围绕木材细胞壁S2层超微构造和细胞壁化学组分2个方面对细胞壁结构进行阐述,归纳S2层微纤丝角和化学组分对木材细胞壁黏弹行为的影响规律,并从分子水平上解释其作用机制,总结动态力学分析技术和纳米压痕技术在研究木材细胞壁结构与黏弹性之间关系上的具体应用。木材细胞壁的黏弹性受壁层构造的复杂性、化学组分的多样性和外部环境条件等多种因素影响,并且各因素之间存在一定的交互作用。因此,建议今后从以下几个方面开展研究:1)解明木材细胞生长过程中的微纤丝取向、纤维素结晶区与非结晶区比例的分子控制机制;2)阐明木材细胞壁次生壁Matrix的空间组织排列方式、纤维素聚合体与Matrix之间相互作用的力学行为表达;3)揭示木材细胞壁中半纤维素的含量、种类以及木质素类型对细胞壁黏弹性的影响机制;同时将环境外因(温度、湿度)和载荷类型(静态/动态、拉/压/弯)纳入研究体系,系统揭示"湿-热-力"协同作用下木材细胞壁的机械吸湿蠕变行为规律和响应机制;4)联合运用多种测试技术手段,并引入相关学科的研究方法及理论模型,如有限元法及复合材料的研究方法,构建可以解释木材细胞壁黏弹特性的物理和数学模型。     

基因工程对林木生长表型与细胞壁组分及构造的影响研究

通过基因工程技术培养出木质素含量低、纤维素含量高和糖转化效率高以及优质的木材,对于将其定向应用于制浆造纸、生物炼制、木质建筑及装饰材料方面具有重要的研究意义。文章详细阐明了木质素和纤维素基因调控技术对转基因林木生长表型、细胞壁化学组分含量及其微区分布、组织细胞形态及细胞壁超微构造影响的研究进展,并对转基因林木今后的重点发展方向进行了展望,以期为我国定向培育优质速生人工林提供理论依据。