东北常见树种木材形成早期组织波谱特征差异分析

【目的】研究东北主要商品材树种木材形成早期组织的化学特征及其在树种间的差异,为揭示树木生长过程中木材细胞壁的自组装行为和木材形成的分子机制提供科学依据。【方法】选取东北10种重要商品材树种,采集木材形成早期组织,利用红外光谱和X射线衍射技术分析木材形成早期组织的波谱特征。【结果】红外光谱差别主要在波数900～2 000 cm~(-1)之间的指纹区域。针叶树种木材中波数1 735 cm~(-1)附近由木聚糖乙酰基C O伸缩振动引起的吸收峰相对强度显著小于阔叶树种木材。针叶树种木材中1511cm~(-1)处表征苯环碳骨架振动的吸收峰较明显,尤其是云杉和落叶松。针、阔叶树种木材在波数1 630～1 660 cm~(-1)之间均出现不同强度的吸收峰,峰形较宽,该峰归属为蛋白质肽段中氨基化合物振动引起。红外光谱二阶导数处理后,针叶树种木材在波数1 266 cm~(-1)处有明显吸收峰,阔叶树种木材中并未发现,该峰归属为愈创木基环加CO伸缩振动。而阔叶树种木材在1245cm~(-1)处有较明显吸收峰,该峰由木质素紫丁香基环振动引起。多数树种木材X射线衍射图谱I002有较强的衍射峰,但Iam的衍射峰并不明显,尤其是阔叶树种木材。因此推测木材形成早期组织中纤维素的晶型、晶胞或晶区大小与成熟木材不同。【结论】针、阔叶树种木材形成早期组织中木质素和半纤维素的沉积过程有所差别,这有助于揭示木材形成过程中化学成分和结构的变化规律。     

多种木质原料化学成分对比

以阔叶材、针叶材、农业废弃物、灌木、果木五类木质资源为研究对象,从中选取桉木、落叶松等11种木质原料,使用傅里叶红外光谱(FTIR)对样本进行检测分析,并参照国家标准,分别对原料中综纤维素、α-纤维素、木质素、乙醇抽提物以及灰分含量进行测定,比较原料化学组成之间的差异。结果表明,11种木质原料的红外谱图,在3 329~3 343、2 892~2 924、1 417~1 423、1 367~1 372 cm~(-1)和1 730 cm~(-1)处,均出现了共同的振动吸收峰。阔叶材、农业废弃物、灌木和果木在1 230 cm~(-1)和835 cm~(-1)附近处出现表征紫丁香基木质素的振动吸收峰;针叶材在1 270 cm~(-1)处出现表征愈创木基木质素的振动吸收峰。阔叶材综纤维素、纤维素和半纤维素含量较高,杉木的木质素含量最高,为33.87%,柠条的乙醇抽提物含量最高,为9.91%,稻壳的灰分含量最高,为17.43%,这为原料及其化学成分的合理利用提供了理论依据。     

烯丙基腰果酚单体光固化反应特性研究

以腰果酚为原料制备氢化腰果酚(HC),再与烯丙基缩水甘油醚(AGE)反应合成烯丙基醚型氢化腰果酚(AGE-HC),进一步与甲基丙烯酸酐(MAA)反应合成烯丙基醚酯型氢化腰果酚(MAA-AGE-HC)。以烯丙基醚型腰果酚(AGE-C)和烯丙基醚酯型腰果酚(MAA-AGE-C)为对照样,采用红外光谱、凝胶渗透色谱研究了烯丙基腰果酚单体的紫外光固化反应特性。研究结果表明:烯丙基腰果酚单体的最佳光固化反应条件为无极灯光源(铁灯,主波长365 nm),功率1 500 W,辐照距离40 mm,辐照时间60 s,引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)用量为单体质量的3%;烯丙基腰果酚的光固化反应活性由高到低依次为MAA-AGE-C>MAA-AGE-HC>AGE-C>AGE-HC≈腰果酚;腰果酚在有氧或光引发剂条件下可紫外光固化,紫外光固化过程温度升高可协同加速固化反应,使腰果酚快速固化;烯丙基酯、烯丙基醚和烯丙基烷基在紫外光固化过程中,依据基团反应活性高低分步固化,主要通过光、热引发自由基聚合反应实现烯丙基单体的固化。     

烯丙基酯型腰果酚光固化单体的合成与性能研究

由腰果酚与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)反应合成了烯丙基酯-Ⅰ型腰果酚(GMA-C)光固化单体,再进一步与甲基丙烯酸酐(MAA)反应合成了烯丙基酯-Ⅱ型腰果酚(MAA-GMA-C)光固化单体,并采用FT-IR、¹H NMR和¹³C NMR表征了产物化学结构;研究了烯丙基酯型腰果酚光固化单体的紫外光固化特性、固化后漆膜的机械性能和耐化学介质性能。研究结果表明:烯丙基酯型腰果酚经紫外光辐照40 s可固化成膜,紫外光固化后的漆膜铅笔硬度最高可达4H、附着力2级,并具有较好的耐水、耐乙醇、耐盐水和耐酸性能。     

含醚、酯键烯丙基腰果酚单体的合成与表征

由腰果酚与烯丙基缩水甘油醚反应合成烯丙基醚腰果酚(AGE-C),再与甲基丙烯酸酐酯化反应制备含醚、酯键烯丙基腰果酚单体(MAA-AGE-C),并采用FT-IR、~1H NMR及~(13)C NMR表征了产物化学结构。实验结果表明:在烯丙基缩水甘油醚与腰果酚物质的量比1.2∶1,催化剂氢氧化钾用量为腰果酚质量的1%,100℃反应2 h的最佳合成反应条件下,腰果酚转化率95%。MAA-AGE-C的最佳合成反应条件为:甲基丙烯酸酐(MAA)与AGE-C羟基物质的量比1.2∶1,催化剂4-二甲氨基吡啶用量为AGE-C质量的2%,90℃反应3 h,AGE-C转化率93.5%。AGE-C的羟值154 mg/g,碘值2.4 g/g;MAA-AGE-C的羟值10 mg/g,碘值2.1 g/g。     

腰果酚酚醛环氧树脂的合成与表征

以腰果酚为原料,通过合成腰果酚酚醛树脂,进而合成腰果酚酚醛环氧树脂(Epoxy-Ⅰ)和高环氧值的腰果酚酚醛环氧树脂(Epoxy-Ⅱ),探讨了各阶段的反应条件。其中腰果酚酚醛树脂合成的最佳条件为:催化剂乙酸锌用量为腰果酚质量的3%,在90℃下反应3 h;Epoxy-I合成的最佳条件为:苄基三乙基氯化铵(BTEAC)催化剂用量为2%,在90℃下醚化反应4 h;当环氧化剂用量为Epoxy-Ⅰ质量的80%,在70℃反应6 h可制备出高环氧值的Epoxy-Ⅱ。采用傅里叶红外光谱和核磁共振光谱表征了两种目标环氧树脂的化学结构。     

膦腈环核腰果酚环氧树脂的制备及表征

以腰果酚、六氯环三磷腈(HCCP)为原料,利用NaH作为缚酸剂制备了膦腈环核六取代腰果酚(HCPP),并采用H_2O_2/HCOOH体系对HCPP进行环氧化反应得到膦腈环核腰果酚环氧树脂(EHCPP),实验优化了EHCPP的合成条件,并采用FT-IR和~1H NMR对中间产物HCPP和最终产物EHCPP进行了分析和表征。实验结果表明:EHCPP较佳合成条件为以腰果酚的双键为基准,n(双键)∶n(甲酸)=1.0∶1.0,n(双键)∶n(H_2O_2)=1.0∶1.8,催化剂TsOH添加量为1%(以HCPP质量为基准),反应温度65℃,反应时间6 h;此条件下得到的产物EHCPP环氧值为4.1 mmol/g。FT-IR和~1H NMR分析结果表明:实验得到的HCPP和EHCPP的结构与预期结构基本相符。     

松香改性腰果酚漆膜性能的研究

利用松香对腰果酚改性后制备漆膜,考察了松香用量对腰果酚固化过程的影响,并对漆膜性能进行了研究。通过红外光谱法(FT-IR)分析松香改性腰果酚的固化机理及松香用量对漆膜固化速率的影响。实验结果表明：加热过程中腰果酚的酚羟基与松香的羧基发生酯化反应,松香树脂酸的不饱和结构以及腰果酚不饱和侧链发生氧化交联反应。随着松香用量的增加,腰果酚的固化速率增加,松香用量(以腰果酚质量计)为10%,在5%环烷酸钴催化下,150℃固化24 h能得到高光泽度的综合性能较佳的生物基松香改性腰果酚漆膜,其光泽度为115,附着力为1级,铅笔硬度为2H,冲击强度为35 kg/cm,柔韧性为1 mm。     

木质素基RAFT链转移剂的合成及其聚合特性研究

采用一锅法,以木质素为原料,经二硫化碳、2-溴丁酸甲酯进行黄原酸酯功能化改性合成木质素基大分子链转移剂(lignin-CTA),通过FT-IR、~1H NMR、~(13)C NMR对其结构进行表征,并将其用于丙烯酰胺的RAFT聚合反应制备木质素-丙烯酰胺共聚物(lignin-g-PAM),考察该反应的聚合特征。木质素功能化改性前后的红外谱图显示:改性后羟基吸收峰明显减弱,并且在1148和1732 cm~(-1)处分别出现了—C=S键振动吸收峰和酯键的羰基吸收峰,说明2-溴丁酸甲酯已成功接枝到木质素大分子上;同时lignin-CTA的~1H NMR谱图中于δ0.90处出现了2-溴丁酸甲酯末端甲基的活泼氢质子峰,~(13)C NMR谱图中于δ162处出现了—C=S的碳原子峰,进一步印证了接枝反应的进行。丙烯酰胺的RAFT聚合反应结果显示:聚合物的相对分子质量与转化率基本呈现线性关系,同时其多分散系数较低且分布相对较窄(1.26～1.53),证明该聚合反应具有高效可控特性。     

基于红外光谱的2种黄檀属木材识别探讨

将红外光谱技术(FTIR)应用于微凹黄檀Dalbergia retusa和巴里黄檀D.bariensis木材的比较研究。通过图谱比对,发现2种木材构造基本特征相似,但是木质素结构的峰形、峰位和相对强度有差异。2种木材的红外图谱中O-H和C-H伸缩振动的特征峰分别在3 408,2 901 cm~(-1)和3 401,2 883 cm~(-1)处,均有一定波数的偏移。巴里黄檀在1 232和1 267 cm~(-1)有明显的双峰,而微凹黄檀在该区域只在1 201 cm~(-1)位置的有1个明显单峰;在1 616~1 647 cm~(-1)和1 082 cm~(-1)处,2种木材吸收峰的形状存在明显差异;以1 510 cm~(-1)作为内标峰,2种木材的相对吸收强度有明显的规律性区别。试验结果表明,红外光谱技术可以鉴别这2种木材。     

腰果酚二醚曼尼希碱固化剂的合成及其相分离现象研究

腰果酚(CD)和1,3-二溴丙烷经Williamson醚化反应得到一种腰果酚二醚化合物(CDE),然后以CDE、多聚甲醛和二乙烯三胺为原料,经Mannich反应制备得到一种浅色的腰果酚二醚曼尼希碱固化剂(MBCDE)。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(~1H NMR)表征了产物的化学结构,并与氨乙基哌嗪(AEP)进行对比研究其相关性能。通过热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和力学性能测试研究了两种固化剂与双酚A环氧树脂(DGEBA)固化材料的相关性能。结果表明:MBCDE/DGEBA的最大分解温度为351.6℃,具有良好的热稳定性。AEP/DGEBA环氧固化物的冲击强度为3.641 J/m,而添加80%的MBCDE后固化物的冲击强度则为5.155 J/m,提高了41.6%。SEM分析结果表明MBCDE固化材料中存在相分离。     

氨基腰果酚的合成、表征与特性的研究

采用一步环氧化法对腰果酚侧链进行氧化，其环氧化物与多元胺反应生成氨基腰果酚。讨论了氨基腰果酚的合成条件，并通过元素分析、红外光谱等探讨氨基腰果酚的生成过程、结构特征和性能。结果表明，腰果酚侧链上烯烃基环氧化生成环氧基，然后环氧基与多元胺发生加成反应。该加成物结构中存在-OH、-NH-等功能基，具有能与环氧树脂进行固化交联以及吸附重金属离子的性能。     

Improvement mechanism of bondability in UF-bonded reed and wheat straw boards by silane coupling agent and extraction treatments

The effects of silane coupling agents and extractives on the wettability of reed and wheat straws were investigated. The inherent wettability of these materials was low but could be significantly improved by treating with silane coupling agents. The degree of improvement achieved by each silane coupling agent was different: Vinyl silane had almost no effect on wettability, epoxide silane was found to be more effective for reed straw, and amino silane was better for wheat straw. The wettability of these materials could also be improved by ethanol-benzene extraction, which resulted in more improvement in wheat straw than reed straw. The analyses of untreated reed and wheat straws by electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA) revealed that there was much silicon on both the outer and inner surfaces of the former but only on the outer surface of the latter. The influence of hot-water extractives and silane coupling agents on the gelation time and pH of urea formaldehyde (UF) resin was also examined. The addition of extractives was found to increase the gelation time. Amino silane greatly retarded the gelation of OF resin, whereas epoxide and vinyl silanes had no influence on resin gelation. This retardation was found to be due to an increase in the pH of the resin.     

腰果壳液的蒸馏及其馏分的色-质谱联用分析

用蒸馏法从商品腰果壳液中提取主成分腰果酚。采用色谱-质谱-计算机联用仪对蒸馏馏分进行定性和半定量分析。结果表明,常压或减压蒸馏均能得到腰果壳液的主成分。减压蒸馏可大大提高馏分的得率,在真空度1999.832Pa进行减压蒸馏时,最高得率为72％;得率约60％时,其残留物尚能得以利用。蒸馏馏分为淡黄色油状液体,其中含有约75％的腰果酚、10％其它酚类化合物和15％的烷基苯;其颜色比原腰果壳液浅得多。该主馏分腰果酚带有饱和(10％)、单烯(59.9％)、双烯(17.7％)和三烯(12.5％)的长侧碳链,其总不饱和度比原腰果壳液主成分低。     

多孔材料降低中纤板挥发性有机化合物释放的研究

本文以欧洲赤松中纤板、沸石分子筛、氧化铝及三种硅烷偶联剂为研究对象,通过采用微池热萃取仪、气质联用仪研究分析：分别添加沸石分子筛、氧化铝和硅烷偶联剂的中纤板挥发性有机化合物的成分及浓度。对比未处理中纤板,分析不同处理条件下挥发性有机化合物的控制效果。实验室制作试件后参照国际标准测试中纤板在1-28 d挥发性有机化合物释放情况。实验结果表明：多孔性吸附材料沸石分子筛及氧化铝对欧洲赤松中纤板的挥发性有机化合物释放均有控制作用,其中沸石分子筛的控制效果较好;3种硅烷偶联剂影响中纤板挥发性有机物的释放,除3-氨基丙基三乙氧基硅烷（3AC9）效果不明显外,其余两种偶联剂均有一定控制效果;硅烷偶联剂改性沸石分子筛对中纤板挥发性有机化合物控制效果比沸石分子筛单独作用时效果更佳,主要表现在对酸类物质的控制上。     

木塑复合材料力学性能影响因子研究进展

木塑复合材料（WPC）的力学性能在很大程度上决定其应用领域,其影响因子有木质增强填料（种类、含量、形态及预处理）、热塑性塑料基体（类型及预处理）、偶联剂、含水率、成型方法及环境因素等。文中综述了上述影响因子对WPC力学性能影响的一般规律,分析了研究中存在的主要问题,并对其未来研究趋势进行了展望。     

偶联剂对木塑复合材料界面相容性的影响

采用单因子试验法重点研究了钛酸酯和铝酸酯作为木塑复合材料的偶联剂对木塑复合材料界面相容性的影响, 通过ESEM和FTIR等现代分析手段,揭示了两种偶联剂的作用机制和影响规律。研究表明:加入钛酸酯或铝酸酯可改善木塑复合材料的力学性能,且随着钛酸酯或铝酸酯用量增大,木塑复合材料力学性能呈先增大后减小的趋势。加入钛酸酯使木塑复合材料主要力学性能明显增强,加入铝酸酯则略有改善。     

分子标记辅助选择在林木育种中的应用

历史上,数量遗传学被认为是指导林木育种的唯一有效工具,这有两个方面的原因：第一,在林木上具有重要经济价值的性状,如树干材积生长、木材纤维长度及适应性等,均是以数量方式遗传的性状,并且控制这些性状的每一个过程是假设受微效多基因所控制的;第二,林木具有很长的世代间隔,很高的遗传杂合性和很高的遗传负荷,这些特性限制了一些经典的遗传材料,如近交系,突变体及特异类型的产生。然而,传统的数量遗传学方法用于指导林木育种的实践并不是完美无缺的。林木个体高大,占地面积大,且大多栽植在非农用耕地上,这样的环境异质性在很大程度上影响性状遗传力的提高,有些林木树种人工杂交比较困难,很难获得足够大的家系,从而产生不平衡的交配设计。Ｎａｍｋｏｏｎｇ 和Ｒｏｂｅｒｄｓ（１９７６） 认为,不平衡的交配设计很难获得准确的遗传参数估计。到目前为止,大多数成功的林木育种方案往往都是基于对表型的简单选择。这种表型选择不能利用林木固有的非加性效应,以及对异质环境的反应潜能,因而育种效果是极为有限的。分子标记技术为现代数量遗传学的发展提供了新的方向。通过利用中性标记与影响数量性状的位点（ＱＴＬ） 之间的连锁关系,人们已经提出了一套统计方法用来鉴定重要的Ｑ     

金合欢基溴合成角鲨烯反应及异构体形成机理的研究

通过自制高效偶联试剂三三苯基膦氯化亚钴和自制金合欢基溴的还原偶联反应,成功地合成了角鲨烯。初步探索了主要反应条件如反应时间等对偶联反应中产物角鲨烯得率的影响。结果表明,在常温、偶联试剂过量10％、反应4h及充分搅拌的条件下,角鲨烯得率45．6％。用GC和GC-MS分析了合成产物角鲨烯,探讨了角鲨烯6个异构体的形成机理和可能的化学结构以及在GC图谱中的出峰顺序。另外,还探讨了合成三三苯基膦氯化亚钴中硼氢化钠滴加速度和搅拌速率对反应的影响。