玉米芯中半纖維素的水熱法預提取及農(nóng)林生物質半纖維素制備膜材料的研究.pdf

1、半纖維素是一種含量豐富、用途廣泛的可再生生物高分子聚合物，廣泛存在于各種農(nóng)林生物質資源中，平均含量可達到一年生及多年生植物生物質資源的50％。迄今為止，雖然植物資源中的纖維素和木質素產(chǎn)品大都實現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)，但作為主要成分的半纖維素卻沒有得到充分利用，所以提取不同農(nóng)林生物質中的半纖維素，并依據(jù)其特性生產(chǎn)高值化產(chǎn)品，對于提高生物質資源的利用效率具有重要意義。
　　論文首先對半纖維素含量豐富的農(nóng)林廢棄物玉米芯中半纖維素的提取方法進行了

2、研究，通過對半纖維素水熱法提取工藝的單因素及響應面法分析，確定玉米芯中半纖維素的水熱法最佳提取工藝為：最高加熱溫度170.04℃、保溫時間31.40min、液固比14.19:1，在此條件下，實際半纖維素得率為50.03%。
　　在半纖維素的高值化利用方面，主要研究其在膜材料領域的應用。主要分為兩部分：
　　(1)通過添加增強劑來改善半纖維素膜材料的性能。以溶解漿廠闊葉木預水解液半纖維素為原料，系統(tǒng)地研究了闊葉木預水解液添加玉

3、米淀粉、羧甲基纖維素鈉（CMC）、聚乙烯醇（PVA）等助劑時對膜性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，添加PVA的膜材料比添加CMC和玉米淀粉的具有明顯的力學性能優(yōu)勢，確定PVA為優(yōu)選的半纖維素膜材料的添加劑；進一步研究了PVA的添加量對半纖維素膜的力學性能影響，當PVA添加量在20%（相對于溶液中所含半纖維素的質量比）以下時，形成的膜很軟，彈性模量低，而隨著PVA添加量的繼續(xù)增加，彈性模量增加，半纖維素膜表現(xiàn)出較好的強度性能，所以從成本及實用性考慮，

4、確定最佳的PVA添加量為30%；最后對在最佳條件下制得的膜材料進行了掃描電鏡SEM形態(tài)表征，結果表明膜材料表面結構光滑、均一且連續(xù)，整個斷面結構均勻致密，并沒有相的分離。紅外光譜 FT-IR分析結果表明膜材料各組成成份沒有發(fā)生變化，是以物理結合的形式交聯(lián)在一起，且彼此間有良好的兼容性。以玉米芯半纖維素為原料，當添加30%的PVA時，亦能制備出表面光滑、結構致密的半纖維素膜材料，色澤棕黃且半透明，拉伸強度為4.6MPa，斷裂伸長率為6.4

5、%。
　　(2)通過半纖維素的改性，即羧甲基化來改善半纖維素的成膜性能。以膠粘廠堿溶解半纖維素廢液為原料，研究了羧甲基化改性對半纖維素膜性能的影響。借鑒羧甲基纖維素鈉的制備工藝首先對半纖維素進行羧甲基化改性，然后將改性后的半纖維素添加一定量的增塑劑山梨醇，考察其對半纖維素膜性能的影響。研究表明，當山梨醇的添加濃度為3.4%時，制備的半纖維素膜材料的性能最佳。在該條件下，制備的半纖維素膜的拉伸強度可達到9.36MPa，斷裂伸長率為9