人工林杉木幼龄材与成熟材的界定及材质早期预测

根据人工林杉木木材的管胞长度,微纤丝角,气干密度,生长轮宽,晚材率５项特性指标的测试结果。采用最优分割法分析得出。人工林杉木的幼龄材与成熟材的界限为第１４年。在此基础上,根据材性特参数变异规律的数学模型。     

不同杨树无性系幼龄材和成熟材化学成分的比较

【目的】研究5个杨树无性系幼龄材和成熟材的化学成分,为杨树优良无性系的选择和杨树制浆造纸利用提供依据。【方法】选择欧美杨107杨(Populus×euramericana‘Neva’)、中汉22杨(P.×deltoidescv.‘Zhonghan-22’)、皖林1号杨(P.×deltoidscv.‘Wanlin-1’)、Z9(P.×deltoidscv.‘Z9’)和B3(P.×deltoidscv.‘B3’)5个杨树无性系为研究材料,参照有关国家标准,分别测定其幼龄材和成熟材的化学成分,通过单因素方差分析,比较不同无性系及不同材龄之间的差异性。【结果】综纤维素、纤维素、木质素、苯醇抽提物、10 g/L NaOH抽提物的含量,在所测的5个杨树无性系试样中分别为749.7~830.7,398.1~434.1,177.1~198.0,8.8~14.8和190.2~237.2 g/kg。5个杨树无性系成熟材中的综纤维素和纤维素含量均高于幼龄材,木质素含量均低于幼龄材;苯醇抽提物含量除皖林1号杨外,其余无性系均表现为成熟材大于幼龄材;10 g/L NaOH抽提物含量在不同无性系之间差异较大。幼龄材与成熟材之间,综纤维素含量差异极显著(P<0.01),苯醇抽提物含量差异显著(P<0.05),其余化学成分差异均不显著;不同无性系之间,综纤维素含量和10 g/L NaOH抽提物含量在P=0.001水平上差异显著,木质素含量在P=0.01水平上差异显著,其余化学成分差异均不显著。【结论】从化学成分来看,5个杨树无性系均是制浆造纸的优良原料。由于无性系之间化学成分差异显著,幼龄材与成熟材之间化学成分也存在差异,因此建议在选择制浆造纸原料时,应优先考虑无性系的影响。     

不同杨树无性系幼龄材和成熟材化学成分的比较

【目的】研究5个杨树无性系幼龄材和成熟材的化学成分,为杨树优良无性系的选择和杨树制浆造纸利用提供依据。【方法】选择欧美杨107杨(Populus×euramericana ‘Neva’)、中汉22杨(P.×deltoides cv.‘Zhonghan22’)、皖林1号杨(P.×deltoids cv.‘Wanlin1’)、Z9(P.×deltoids cv.‘Z9’) 和B3(P.×deltoids cv.‘B3’) 5个杨树无性系为研究材料,参照有关国家标准,分别测定其幼龄材和成熟材的化学成分,通过单因素方差分析,比较不同无性系及不同材龄之间的差异性。【结果】综纤维素、纤维素、木质素、苯醇抽提物、10 g/L NaOH抽提物的含量,在所测的5个杨树无性系试样中分别为749.7～830.7,398.1～434.1,177.1～198.0,8.8～14.8和190.2～237.2 g/kg。5个杨树无性系成熟材中的综纤维素和纤维素含量均高于幼龄材,木质素含量均低于幼龄材;苯醇抽提物含量除皖林1号杨外,其余无性系均表现为成熟材大于幼龄材;10 g/L NaOH抽提物含量在不同无性系之间差异较大。幼龄材与成熟材之间,综纤维素含量差异极显著（P<0.01）,苯醇抽提物含量差异显著（P<0.05）,其余化学成分差异均不显著;不同无性系之间,综纤维素含量和10 g/L NaOH抽提物含量在P=0.001水平上差异显著,木质素含量在P=0.01水平上差异显著,其余化学成分差异均不显著。【结论】从化学成分来看,5个杨树无性系均是制浆造纸的优良原料。由于无性系之间化学成分差异显著,幼龄材与成熟材之间化学成分也存在差异,因此建议在选择制浆造纸原料时,应优先考虑无性系的影响。     

丝瓜络纳米纤维素晶体制备工艺的优化

【目的】探求丝瓜络纳米纤维素晶体(Luffasponge nanocellulose crystals,LNCC)的最优制备工艺,为提高丝瓜络资源的综合利用提供方法支持。【方法】以丝瓜络废弃物为原料,采用单因素试验研究不同硫酸质量分数(58%,60%,62%,64%,66%)、不同反应温度(30,40,50,60,70℃)、不同超声时间(25,35,45,55,65min)对超声-硫酸水解法制备LNCC得率的影响;在单因素试验的基础上,采用响应面试验对LNCC制备工艺条件进行优化,使用Design-Expert 8.05b软件进行数据分析,求出数学模型,进而得到最佳的制备工艺条件。【结果】单因素试验结果显示,LNCC制备的最佳应温度为50℃,超声时间为45min,硫酸质量分数为62%。建立了3个因素与LNCC得率的二次多项式回归模型,该模型拟合度良好,相关系数为99.95%,校正决定系数为99.88%。LNCC制备最佳的工艺条件为:硫酸质量分数62%,反应温度51℃,超声时间46min;在该条件下制备的LNCC得率高达93.64%,与理论预测值(93.20%)吻合较好,表明建立的数学模型是合理有效的。【结论】建立了优化的LNCC制备工艺,该工艺可提高LNCC的得率。     

丝瓜络纳米纤维素晶体的制备与表征

【目的】以废弃的丝瓜络为原料,利用其优良的生物理化特性制备高附加值的纳米纤维素晶体(NCC),探索丝瓜络资源高值化综合利用的新途径。【方法】用KOH/NaClO2体系脱除丝瓜络原料中的木质素和半纤维素,制备丝瓜络纯化纤维素,利用纤维形态分析仪分析丝瓜络纯化纤维素的纤维形态,采用超声-硫酸水解法制备高得率的丝瓜络纳米纤维素晶体,并对纳米纤维素晶体的微观形貌、物理和表面化学性质进行了表征。【结果】丝瓜络纯化纤维素的平均直径为26.4μm,重均长度平均为0.893nm,卷曲度为6.8%。丝瓜络纳米纤维素晶体直径约10nm,长度为200~400nm,Zeta电位为-15.1mV,结晶度为63.3%。【结论】丝瓜络纯化纤维素是一种潜在的优良制浆纤维原料,棒状丝瓜络纳米纤维素晶体可作为绿色的纳米增强相使用,经冷冻干燥处理后形成的纳米纤维素泡沫体表现出了良好的保温性能。     

杉木微晶纤维素的制备

以杉木木材为原料，经过制取纤维素和稀酸水解，制备了微晶纤维素(MCC)。水解的最佳条件是：使用质量分数为6％的盐酸，m(杉木纤维素)：m(盐酸)=1：20，水解温度为92℃，水解时间为25min，产率达到94．6％。对制得微晶纤维素作了红外光谱和X-射线衍射分析与确认。     

五节芒纤维素纳米晶体制备工艺的正交分析

为高效利用五节芒Miscanthus floridulus,通过硫酸酸解五节芒纤维素制备了纤维素纳米晶体(CNC),并采用正交分析法考察了硫酸质量分数、酸解时间和反应温度对五节芒CNC产率、悬浮液稳定性和CNC尺寸的影响。透射电镜(TEM)研究结果表明:用酸解法可成功制备五节芒CNC,CNC为刚性棒状结构,长度为100~200nm,直径为5~15 nm,产率为25%~50%。动态光散射(DLS)和Zeta电位测试发现,五节芒CNC悬浮液的稳定性很好,DLS得到的CNC流体力学直径略小于由TEM观察到的CNC长度。正交分析表明,3个工艺参数对CNC产率的影响依次为:硫酸质量分数(P=0.03),酸解时间(P=0.06),反应温度(P=0.35);对CNC流体力学直径的影响依次为:硫酸质量分数(P=0.03),反应温度(P=0.22),酸解时间(P=0.38)。制备五节芒CNC的最优工艺条件为:硫酸质量分数(62%),酸解时间(45 min),反应温度(45℃)。     

纤维素纳米晶-纳米氧化硅复合物的制备及其吸附性能

本研究用盐酸水解微晶纤维素制备了纤维素纳米晶(CNC),以正硅酸乙酯为硅源,CNC为模板,在酸性条件下通过溶胶-凝胶反应制备纤维素纳米晶-纳米氧化硅复合物CNC-SiO₂ 0.200,并用红外光谱、X-射线衍射和热重分析法对其进行了表征。用0.020 g CNC-SiO₂ 0.200对50 mL、pH值为9的150 mg/L亚甲基蓝溶液进行吸附,吸附时间为120 min时,吸附量和脱色率分别达到81.4 mg/g和46.1%。吸附过程符合Langmuir单分子层吸附模型,用该模型确定的最大吸附量达476.2 mg/g。该吸附过程符合准二级动力学模型,吸附速率常数为0.424 8 g/(mg·min)。CNC-SiO₂0.200作为一种高效亚甲基蓝吸附剂,为染料废水的处理与净化提供了新方案。     

一锅法制备羧基化纳米纤维素晶体

为了探究高效、简便的羧基化纳米纤维素晶体(CCN)制备工艺,以微晶纤维素(MCC)为原料,过硫酸铵为氧化剂,采用一锅法制备出羧基化纳米纤维素晶体。并运用响应面分析法对影响羧基化纳米纤维素得率的各因素及其相互之间的交互作用进行优化。再采用透射电镜、马尔文激光粒度仪、红外光谱、X射线衍射和热分析对样品的微观形貌、粒度分布、晶体特性、结构和热稳定性能进行了研究。结果表明:过硫酸铵浓度与时间、温度与时间之间的交互作用比过硫酸铵浓度与温度间的交互作用对羧基化纳米纤维素得率的影响显著。通过优化得到的制备工艺条件为时间204min、过硫酸铵浓度2mol/L、温度62℃,优化条件下制备的羧基化纳米纤维素得率为46.41%,与模型预测值(46.93%)吻合较好,表明建立的数学模型是有效的。CCN为直径10~30nm、长度50~200nm均匀分布的棒状,Z均粒径为96.92nm;在1731cm-1出现了羧基基团的CO特征峰,表明过硫酸铵分解产生的氧化剂H2O2选择性地把纤维素C6原子上的羟基氧化成了羧基;CCN属纤维素Ⅰ型,结晶度为78.35%;羧基化后的CCN热稳定性相对于MCC有较明显的降低。      

笋头纳米纤维素晶体的制备及理化性质分析

为促进笋头的高值化利用,利用富含纤维素的竹笋笋头进行纳米纤维素晶体(cellulose nanocrystal,CNC)的制备。以福建省绿竹笋笋头为原料,通过粉碎、前处理和硫酸水解法进行笋头纳米纤维素晶体的制备,并研究其持水力、持油力和膨胀力等理化性质。结果表明:笋头是制备纳米纤维素晶体的适宜原料,经过硫酸水解后笋头纳米纤维素晶体的理化性质得到显著改良。通过硫酸水解法制备的笋头纳米纤维素晶体的得率为49.54%,粒径为91.87nm;相对于笋头粗纤维,笋头纳米纤维素晶体的持水力、持油力和膨胀力分别提高了99.54%、29.80%和81.15%。     

红松人工林幼龄材与成熟材干缩性的比较

对红松人工林幼龄材与成熟材气干与全干时的干缩性能进行了测试和分析。结果表明：幼龄材与成熟材气干与全干时干缩系数相比，幼龄材的径向、弦向、体积干缩系数均大于成熟材；气干与全干时差异干缩都是成熟材小于幼龄材。在木材利用上尽量选择成熟材，以提高产品质量，实现较高的经济价值。     

纳米纤维素制备优化及其形貌表征

通过硫酸水解微晶纤维素制备纳米纤维素,分析硫酸浓度、反应温度和水解时间对纳米纤维素得率的影响,采用正交实验优化了实验参数。用场发射环境扫描电镜(ESEM-FEG)和透射电镜(HR-TEM)表征了微晶纤维素与纳米纤维素的形貌,并对其尺寸分布进行了分析。结果表明,当硫酸浓度为56%,反应温度40℃,水解时间90min时,纳米纤维素得率最高,达55.40%;电镜观察纳米纤维素呈棒状,其尺寸较微晶纤维素明显减小,直径2-24nm,长度为50-450nm。     

蛀粉直接氧化降解制备纤维素纳米晶体的表征

以毛竹蛀粉为原料,采用过硫酸铵在超声波辅助作用下直接氧化降解制备了羧基化的纳米纤维素晶体(CCN).采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅利叶红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)对蛀粉及所制备的CCN的微观形貌、谱学性能及晶型结构进行了表征分析.结果表明,蛀粉颗粒呈撕裂状,形状不规则,尺寸为10-50μm;所制备的CCN为球形,粒径约为10-30 nm.FTIR分析结果表明CCN具有纤维素的基本化学结构,在1731 cm-1附近出现了羧基的C=O特征峰.XRD图谱表明制备的CCN属于纤维素Ⅰ型,结晶度为55.75%.     

人工林和天然林红松幼龄材与成熟材的界定及解剖、物理性质的比较

根据人工林和天然林红松的管胞长度、生长轮宽度、生长轮密度和晚材率等性能指标的测试结果,采用最优分割法分析得出：人工林红松幼龄材与成熟材的界限为15a,天然林红松幼龄材与成熟材的界限为35a。通过人工林和天然林红松解剖、物理性质的比较,总体上表现为幼龄材性质低于成熟材,人工林材性劣于天然林。     

人工林赤松幼龄材与成熟材力学性质的比较

根据人工林赤松Pinus densiflora木材的管胞长度、微纤丝角、管胞长宽比、基本密度、晚材率及生长轮宽度等材性指标的测试数据,采用最优分割法划分出人工林赤松的幼龄材与成熟材的界限,分析了人工林赤松幼龄材与成熟材力学性质差异的表现.结果表明:赤松的幼龄期为小于12 a,抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度和弦向横纹抗压强度等指标成熟材高于幼龄材,径向横纹抗压强度、弦面抗剪强度、径面抗剪强度、弦向抗劈强度和径向抗劈强度等项指标幼龄材高于成熟材.其中,抗弯强度、抗弯弹性模量、径向横纹抗压强度和弦面抗剪强度差异达0.01显著水平,顺纹抗拉强度差异达0.05显著水平.图1表6参6     

纳米纤维素纤维的制备及其对马铃薯淀粉薄膜性能的影响

利用农作物废弃物-花生壳作为主要原料,采用硫酸水解的方法制备花生壳纳米纤维素纤维以及马铃薯淀粉薄膜,并使用扫描电子显微镜和万能拉伸试验机等仪器对添加了纳米纤维素纤维的马铃薯淀粉薄膜性能进行研究。结果发现,花生壳纳米纤维素纤维呈现棒状形状;适量添加纳米纤维素纤维能够有效提高马铃薯淀粉薄膜的拉伸强度和降解时间,但是降低了薄膜的透光率、导致薄膜透明度不高;纳米纤维素纤维含量为5%左右的马铃薯淀粉薄膜的性能较为优良,制备出来的薄膜结构紧密、平整、光滑。     

人工林红松幼龄材与成熟材力学性质的差异

采用最优分割法划分出人工林红松幼龄材与成熟材的界限,分析了人工林红松幼龄材与成熟材力学性质差异的表现。结果表明：所有力学性质反映的基本趋势是成熟材性质高于幼龄材,其中,人工林红松木材抗弯弹性模量幼龄材与成熟材的差异达0．01水平显著,抗弯强度和弦向横纹抗压强度差异这0、05水平显著。     

高温热处理人工林杉木木材的材色和涂饰性能

人工林杉木试材在160-220℃下分别热处理3和5 h,测定并分析了热处理前后试材表面颜色、光泽度的变化,并采用醇酸清漆和聚氨酯漆分别对其进行涂饰,同时对涂饰后试材表面的颜色以及耐磨性进行了测定与分析.结果表明:热处理后木材颜色变深,明度和光泽度降低,色差增大,且随处理温度的升高以及时间的延长,变化幅度增大;红绿轴色品指数降低,黄蓝轴色品指数总体增大,但均为无规律性变化.与热处理前后试材颜色参数的变化相比,涂饰后不同条件热处理材的明度及总体色差减小;与素材漆膜比,热处理使漆膜的耐磨性随处理温度的升高、时间的延长而逐渐降低,尤其是在200℃以上较长时间处理会使漆膜耐磨性显著降低从而影响漆磨质量,影响的程度与涂料品种有关.     

间歇性淹水对池杉幼龄材与成熟材管胞形态、纤丝角影响的研究

根据池杉管胞长度和基本密度的径向变异曲线,确定池杉幼龄材与成熟材界线为１３～１５年。池杉成熟材的管胞长度、直径、壁厚比幼龄材大,纤丝角小;经Ｔ 检验,管胞长度、管胞径向直径、纤丝角达极显著水平,其余不显著。间歇性淹水使管胞长度、直径、纤丝角、壁厚下降,经Ｔ 检验,幼龄材中管胞长度、径向直径、径壁厚度、弦壁厚度达显著至极显著;成熟材中管胞径向直径、径壁厚度、弦壁厚度达显著至极显著,其余不显著。