水溶性聚磷酸铵对木塑复合材料性能的影响

为了分析聚磷酸铵在热压过程中提高木塑复合材料性能的原理,利用Coats-Redfern方法计算了经阻燃处理的木纤维在热压温度范围内(170～190℃)的表观活化能,利用红外光谱对阻燃和未处理木纤维热压后特征官能团的变化进行了比较,并制备无胶纤维板和木塑胶合板进行性能评价和验证。结果表明:1)阻燃木纤维的表观活化能比未处理木纤维的低;2)热压后,阻燃木纤维中羰基、甲基、醚键等基团都有量的变化;3)阻燃无胶纤维板有较高的抗弯强度;4)阻燃木塑胶合板有较高的干状胶合强度。可见,聚磷酸铵的加入提高了热压过程中木纤维的表面活性,改善了木塑界面的相容性,宏观表现为提高了木塑复合材料的物理力学性能。     

慈竹、毛竹木质素的化学官能团和化学键特征研究

用有机元素分析、红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(1H-NMR)研究了从慈竹和毛竹的竹青、竹黄中提取的4种磨木木质素的结构特征。结果表明:4种磨木木质素具有不同的C9经验式,但均主要由愈创木基、紫丁香基和对羟苯基3种芳香环结构组成,符合禾本植物木质素的结构特征。在毛竹的磨木木质素中未发现归属愈创木基环加CO伸缩振动的特征峰。在2种竹材的竹黄磨木木质素中未发现在仲醇中的C—O变形和脂肪醚特征峰。慈竹竹青与竹黄磨木木质素中脂肪族羟基(OHaliph)和游离酚羟基(OHph)占总羟基数的比例存在较大的差异;慈竹竹黄的磨木木质素中OHaliph含量较高,而OHph含量较低。毛竹竹青与竹黄磨木木质素中OHaliph和OHph占总羟基数的比例基本相同。慈竹的2种磨木木质素结构单元主要由β-O-4键和β-1键2种化学键构成,毛竹磨木木质素结构单元主要由β-O-4键、β-5键和β-1键3种化学键构成,未检测出β-β键型结构。     

木质素磺酸铵/尿素对无醛纤维板结合性能的影响

以木质纤维为原料,木质素磺酸铵/尿素为填料制备无醛纤维板,并分析试板的结合性能。通过差示扫描量热法(DSC),测定填料木质素磺酸铵/尿素的热反应特性,在确定热压温度参数的基础上,利用正交试验法对其热压工艺参数进行优化。结果表明:在填料量20%,板坯含水率13%,热压温度190℃,热压时间7min的条件下,试板性能可达到欧盟标准EN622-2—2004《硬质纤维板技术要求》的要求。     

生物质资源高效利用模式探索——“生物质-生物质材料-生物质能源”产业链模式

生物质是一类由纤维素、半纤维素和木质素为主要成分构成的天然有机高分子物质,主要以森林抚育采伐剩余物、木材竹材及其加工剩余物、秸秆、果壳等形式存在,是可自然再生的天然资源,我国的生物质产生量在7亿t/a以上。目前,国际上生物质资源的利用途径主要有3条,即生物质材料、生物质能源和纸浆。从提高生物质资源的利用效益出发,以拓展生物质产业链为基本途径,提出＂生物质-生物质材料-生物质能源＂的生物质资源高效利用模式,并重点针对＂生物质-生物质聚合物复合材料-生物质燃油＂生态产业链模式及其研究进展展开讨论。     

基于柚木废弃物纳米纤丝化木质纤维素体系的高机械性能生物质材料构建

以柚木加工剩余物纤维为原料,通过初步粉碎后用胶体磨机械胶磨,无胶热压得到高机械性能生物质材料。结果表明：柚木废弃物原料通过机械热胶磨后,木纤维会分层分支且无胶热压后呈层状结构;木质纤维素之间由于羟基能够有效的交联在一起,增加其表面羟基的接触面积;生物质材料的剖面密度中间分布均匀且峰值和谷值之比约为1.16∶1;其静曲强度、弹性模量、内结合强度分别为115.27、10797.43、0.973 MPa,分别是素材纤维材料的5.1、2.5、4.5倍;同时还表现出一定的尺寸稳定性,及吸水厚度膨胀率仅为5.77%,比柚木废弃物原木质纤维材料降低了76.88%。生物质材料的剖面密度、静曲强度、弹性模量、内结合强度以及吸水厚度膨胀率均优于柚木废弃物原木质纤维材料。     

竹材气相氟化处理的尺寸稳定性和防霉性能

  目的  以氟气作为改性剂,利用其较强的渗透性和反应活性与木材细胞形成化学键,达到长效存留和改性竹材的目的。  方法  将4年生的毛竹Phyllostachys edulis置于管式反应器中,通入质量百分比为25%的氟气,在150℃下反应4 h。为了进一步提高氟化效果,先用不同质量分数硫酸预处理竹材,再进行高温氟化处理。  结果  氟化反应主要发生在木质素上。氟化材红外光谱说明氟化处理材在739 cm-1处产生了表征碳氟键（C-F）的新峰,浓硫酸预处理氟化竹材在878和1 088 cm-1出现木质素苯环氟多取代（C-F_n）吸收峰。X射线光电子能谱中结合能为687.8 eV的C-F特征峰和689.2 eV的C-F₂特征峰证实了氟化处理竹材中C-F_n键的生成。热氟化试块在3次吸湿-干燥和吸水-干燥循环中平均抗胀率分别为19.1%和7.5%。硫酸预处理能进一步提高氟化材的尺寸稳定性,其中20 g·kg-1的硫酸预处理氟化材效果最为显著,平均抗胀率分别达31.0%和15.8%。防霉测试显示氟化处理材对木霉Trichoderma viride、青霉Penicillium citrinum和黑曲霉Aspergillus niger混合霉菌的抑制效果不明显,硫酸预处理后的氟化材防霉性能有所增加。  结论  竹材气相热氟化能对竹材内部进行改性,处理后的竹材尺寸稳定性和防霉性能均优于未处理竹材。利用氟气对竹材进行气相改性是一种渗透性强、反应活性高的竹材改性新技术。     

低密度厚型纤维板喷蒸热压工艺

采用正交试验方案,用喷蒸热压法压制低密度厚型纤维板,并对产品进行性能检测,通过数据处理和分析,结果表明:①静曲强度——随施胶量和喷蒸时间的增加而提高,且施胶量较小或喷蒸时间较短时其影响较大;随热压温度的提高而明显下降;热压时间对其影响很小。②弹性模量——随热压时间的增加而下降,且热压温度越高影响越明显;随施胶量、热压时间及喷蒸时间的增加而增大,施胶量的影响明显,而喷蒸时间的影响较小。③吸水厚度膨胀率(24h)——随热压温度的提高而明显增大;随喷蒸时间和施胶量的增加而减小,且喷蒸时间较长或施胶量较大时其影响较大;随热压时间的增加而稍有增大。④出板含水率——受热压时间的影响较大,随热压时间的增加而明显下降;随热压温度的降低、或喷蒸时间和施胶量的增加而增大,但其影响都较小。⑤在板坯含水率8%、蒸汽压力0.35MPa条件下使用脲醛树脂胶黏剂压制厚度50mm、密度0.3g/cm3纤维板的适宜喷蒸热压工艺为:热压温度175℃、施胶量8%、喷蒸时间10s、热压时间8s/mm。     

毛竹采伐剩余物的化学成分、纤维形态及纸浆性能

为了更好地利用毛竹Phyllostachys edulis采伐剩余物,以4年生毛竹采伐剩余物竹枝和竹梢为研究对象,采用体视显微镜、傅里叶变换红外光谱仪以及热重分析仪等对毛竹采伐剩余物的化学成分和纤维形态等的性质进行分析,且利用硫酸盐法对毛竹采伐剩余物进行制浆造纸,并对纸张性能进行了评价。结果表明:毛竹采伐剩余物主要由纤维素、半纤维素和木质素组成;毛竹采伐剩余物的硝酸-乙醇纤维素质量分数介于342.9~409.3 g·kg-1,α-纤维素质量分数约420.0 g·kg-1,木质素约240.0 g·kg-1,苯醇抽提物为36.7~54.3 g·kg-1,10.0 g·L-1氢氧化钠抽提物为256.7~296.7 g·kg-1,灰分质量分数为8.5~26.5 g·kg-1;毛竹采伐剩余物半纤维素主要是由阿拉伯糖,木糖和糠醛等糖单元组成,其中以木糖为主（>85.0%）;毛竹采伐剩余物纤维长度主要分布在400~2 000 μm,长宽比为64.70~65.54;毛竹采伐剩余物热解过程主要分为3个阶段,热分解过程主要发生在第2阶段,毛竹采伐剩余物最大热分解温度为339~341℃;毛竹采伐剩余物经硫酸盐法成浆后,纸浆得率为44.71%,有良好的成浆性能,有较高的抗张强度（63.88 N·m-1·g-1）和耐破强度（4.14 kPa·m-2·g-1）,比巨龙竹Dendrocalamus sinicus和龙竹D.peculiaris要优良,可作为纸浆材使用。     

基于全溶体系的毛竹竹材木质素分离方法

  目的  以毛竹Phyllostachys edulis竹材为原料，经球磨分别通过LiCl/DMSO溶剂体系的溶解、再生处理、纤维素酶水解，得到的酶解残渣进行溶剂抽提、纯化，分离出竹材中的再生酶解木质素（RCEL）。  方法  木质素化学成分按照标准方法测定，木质素结构单元的变化通过红外、碱性硝基苯氧化、核磁共振波普分析，采用X射线衍射比较再生前后的纤维素结晶区变化。用凝胶渗透色谱测定木质素的分子量及其分布。  结果  经由化学成分结果得知:RCEL的得率和纯度都较高。经红外、元素分析、硝基苯氧化、凝胶渗透色谱、核磁共振等手段表征表明:分离得到的竹材RCEL为GSH型木质素，缩合程度略高于纤维素酶解木质素（CEL），其中，紫丁香基结构单元含量较高，达50%，分离过程中结构单元比例没有变化。从分子量及其分布来看，竹材RCEL数均分子量和重均分子量都较高，分离过程中木质素降解较少。经X射线衍射分析，经LiCl/DMSO体系溶胀处理后纤维素的结晶度有所下降。RCEL木质素热失重温度为200~600℃，600℃后失重趋于稳定，木质素缩合程度不同会导致不同的热解特性。  结论  基于LiCl/DMSO溶剂体系的分离方法，对木质素大分子结构有较好的保护作用，对碳水化合物有很好的降解作用，可以改变纤维素结晶区的结构，降低结晶度，从而能促进纤维素的降解，提高酶解效率，有利于高效分离CEL。与传统分离方法得到的球磨木质素（MWL）、CEL相比，经过LiCl/DMSO溶剂体系处理后得到的竹材RCEL，能较好地代表竹材的木质素。     

羽毛角蛋白及加工产品的热分析研究

本文用热重法和差示扫描量热法（ＴＧ－ＤＳＣ）研究了鸡羽毛及加工产品的ＴＧ－ＤＳＣ曲线．羽毛角蛋白的吸热转变温度在２２６～２４０℃范围内．羽毛越细，吸热转变温度越高，说明其结构越致密，羽毛加工产品在此温度内不出现吸热峰．本文为角蛋白的热加工提供理论依据．     

蒸汽爆破维压时间对胡枝子成分、结晶度及酶解糖化的影响

为研究爆破维压时间对胡枝子原料化学成分、结晶度的影响，采用蒸汽爆破预处理方法，以胡枝子为原料，在爆破压力为2.25 MPa，爆破维压时间为2、3、4、5、6、10 min的条件下进行试验。结果表明:蒸汽爆破处理后纤维素、木素含量变化不大，而半纤维素含量显著降低；蒸汽爆破处理后的物料结晶度比未处理的木质纤维素原料提高了60.67%。以胡枝子为酶解糖化原料，考察了温度、时间、用酶量、底物浓度4个影响因素，得到了最佳的条件为:温度46℃、时间60 h、用酶量80 U、底物浓度5%。在此条件下，对比了原料与不同蒸汽爆破维压时间处理后胡枝子物料的酶解糖化率。结果表明:蒸汽爆破预处理可使糖化率提高约2.8倍，达到84%，极大地提高了纤维素酶的可及度，是一种有效的预处理方法。      

不同预处理提高棉花秸秆还原糖酶解效果的研究

为缓解饲草短缺的问题,采用硫酸处理、微波处理、蒸汽爆破处理等9种方法预处理棉花秸秆,软化棉花秸秆中的木质素,增强饲喂时的适口性,提高棉花秸秆的利用率。结果表明:蒸汽爆破处理棉花秸秆的损失量最大,为39.00%。纤维素含量除了蒸汽爆破处理较低,其它处理均高于对照。木质素含量,除氨化(16℃)与对照接近外,其它的处理均低于对照。对预处理的棉花秸秆分别添加筛选自牛粪一组纤维素降解复合系和绿色木霉进行酶解试验。酶解结果表明:微波处理、氨化处理(16℃)、碱+微波处理、双氧水处理、蒸汽爆破处理绿色木霉的活性强于纤维素复合酶,碱/微波处理、氨化处理(30℃)、碱处理、硫酸处理的预处理棉花秸秆进行酶解效果纤维素复合酶的作用优于绿色木霉的效果。微波处理、氨化处理、碱+微波处理、双氧水处理、硫酸预处理酶解的效果较好。碱+微波波处理失重率最高,达到19.32%、酶解率最高,达到32.20%;硫酸处理糖化率最高,达到18.20%、转化率最高,达到20.23%;碱+微波处理葡萄糖得率最高,达到1.013%。     

毛竹材动态热机械特性分析

对不同部位、不同竹龄的毛竹材进行动态热机械特性分析,结果表明：在40～300℃的温度范围内,毛竹材的存储模量随温度升高呈逐渐减小的趋势;损耗模量则先增大后减小,当温度达到玻璃化转变温度时,毛竹材损耗模量达到峰值。在竹壁径向上,毛竹材的存储模量和损耗模量沿着竹壁径向由内而外依次增大。随着竹龄的增大,毛竹材的存储模量和损耗模量也逐渐增大。4.5年生毛竹的玻璃化转变温度从竹黄到竹青,逐渐增大,在210.4～222.8℃范围内;0.5年生、2.5年生和4.5年生毛竹材竹肉部分玻璃化转变温度无明显差异。     

热处理对纤维化竹单板表面性能和微力学性能的影响

以炭化炉处理的毛竹纤维化单板为原料,系统地研究了不同热处理温度对纤维化竹单板的表面性能和微力学性能影响。结果显示,随着热处理温度的升高,纤维化竹单板的质量损失率增加,表面颜色加深,p H值和缓冲容量降低。热处理后纤维化竹单板的半纤维素降解,导致其综纤维素和α-纤维素质量分数分别降低了20.15%、35.94%,冷、热水抽提物和木质素相对质量分数分别增加了20.15%、27.39%和43.56%。傅立叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析结果进一步证明了半纤维素发生降解,多糖质量分数降低,木质素相对质量分数增加。微力学性能测试结果显示,热处理后纤维细胞和薄壁细胞的细胞壁弹性模量变化不显著,薄壁细胞的硬度增加了48.84%,使材料的硬度显著增加。     

毛竹蒸汽爆破法高得率浆的研究

对毛竹蒸汽爆破法制浆进行了研究 .试验结果表明 ,采用适当预处理和爆破工艺 ,可以制得得率 80 %以上 ,裂断长大于 330 0 m的毛竹爆破浆 .采用 H2 O2 用量 4%的单段过氧化氢漂白 ,毛竹爆破浆漂后白度能达到 61 % (ISO)     

采用FTIR技术研究汽爆处理对羽毛角蛋白二级结构的影响

[目的]研究汽爆处理对羽毛角蛋白二级结构的影响,为其体外消化率的提高寻找依据。[方法]采用FTIR技术研究羽毛汽爆处理前后的光谱行为,经去卷积和曲线拟合等数学方法进一步处理后,得到其α螺旋、β转角、无规卷曲和β折叠的相对含量。[结果]经汽爆处理后,羽毛体外胃蛋白酶消化率显著提高;从二级结构的变化可看出,羽毛角蛋白经汽爆处理后β折叠含量明显减少,无规卷曲含量增加。[结论]汽爆处理后,羽毛角蛋白二级结构的改变可能是其消化率提高的原因。     

氧冷等离子体处理对竹材表面润湿性的影响

采用氧冷等离子体处理方法对毛竹的竹青、竹肉和竹黄分别进行表面处理,利用液滴法测定等离子体处理前后酚醛树脂胶(PF)在其表面的接触角,并通过扫描电镜SEM观察其表面形貌以及傅里叶红外光谱技术(FTIR)分析等离子体处理竹材表面化学组分,探究等离子体处理改善竹材表面润湿性的机理。结果表明：竹肉的润湿性最好,竹黄和竹青较差,经氧冷等离子体处理后,其平衡接触角分别下降43.59%、48.32%和61.15%;氧冷等离子体处理会刻蚀竹材表面,提高了其比表面积,明显改善其表面润湿性;氧冷等离子体处理在竹材表面引入大量自由基,生成O-H、C=O和C-O等含氧极性官能团,使其表面润湿性提高;氧冷等离子体处理可有效提高竹材表面的润湿性,为竹材涂饰、浸胶等后期加工提供有效改性手段。     

竹质纤维-HDPE复合材料的力学和热性能研究

为评估造纸废弃竹屑增强高聚物制备竹塑复合材料的可行性,采用竹粉、竹屑、竹浆纤维、竹屑+ 竹浆纤维共 混4 种竹质纤维,分别以50%的质量比增强高密度聚乙烯(HDPE)制备竹质纤维-HDPE(竹塑)复合材料,并对比分 析了竹屑-HDPE 复合材料与其他3 种竹塑复合材料的力学和热性能。结果表明:与常规的竹粉-HDPE 复合材料相 比,竹屑-HDPE 复合材料有较好的拉伸性能,但是弯曲性能较差。其拉伸强度和模量分别比竹粉-HDPE 复合材料 提高了45.94%和114.09%;而弯曲强度和模量分别比竹粉-HDPE 复合材料降低了8.08% 和17.64%。竹屑- HDPE 复合材料有较好的热性能,与竹粉-HDPE 复合材料相比,其起始热分解温度提高了21.23 ℃,力学松弛峰 值温度提高了10.44 ℃。      

真空热处理日本落叶松木材化学性质的变化

为了揭示真空热处理对日本落叶松Larix kaempferi木材的作用机制,以日本落叶松木材为研究对象,分别在160,180,200,220和240℃的条件下对木材进行真空-常压热处理4 h。采用X射线衍射法研究了热处理对木材结晶性能的影响;利用傅里叶红外光谱、固体核磁共振和电子自旋共振分析了木材在热处理过程中化学基团和表面自由基的变化。结果表明:经真空度为0.05~0.09 MPa联合常压热处理后,木材纤维素结晶度的变化趋势为先增大,后减小,再增大。未处理材结晶度为36.21%,热处理温度为160,180,200,220和240℃时,木材的结晶度分别为43.56%,46.26%,32.09%,32.66%和37.97%。随着热处理温度的升高,木材中羰基官能团减少,热处理过程中木材半纤维素发生降解脱除乙酰基,酚型木素结构单元增多,醚化木质素结构单元减少。热处理前后木材表面自由基类型未发生改变,随着热处理温度的升高,木材表面自由基的数量增加。真空热处理对半纤维素与木质素产生了不同程度的影响,对纤维素的影响相对较小,通过对不同热处理条件下日本落叶松木材化学性质的分析,进一步阐释了真空热处理对木材的作用机制。图3表2参23