楊木和稻草微米纖維素制備與表征研究.pdf

1、納米材料技術(shù)及其應(yīng)用是一項(xiàng)最具市場(chǎng)應(yīng)用潛力的高科學(xué)技術(shù)，它在木材工業(yè)行業(yè)也具有重要的發(fā)展前景。本研究通過制備楊木和稻草微米纖維素，并且運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)微米纖維素進(jìn)行性質(zhì)表征，探討木質(zhì)生物質(zhì)納微米材料的制備技術(shù)與應(yīng)用前景。 楊木和稻草纖維素的制備方法根據(jù)制漿造紙相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，采用化學(xué)方法進(jìn)行制備，并且采用物理研磨方法制備得到楊木和稻草微米纖維素。對(duì)木質(zhì)微米纖維素進(jìn)行性質(zhì)表征時(shí)運(yùn)用到掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、紅外光譜儀、X射線

2、衍射儀以及電子自旋共振波譜等儀器設(shè)備。 制備得到的木質(zhì)微米纖維素極易吸濕，并有團(tuán)聚現(xiàn)象伴隨產(chǎn)生，粒徑在8-10μm左右。由于木質(zhì)素與半纖維被去除，纖維素細(xì)胞壁上有較為明顯的孔隙和裂縫，并且有纖維素纖絲簇的剝落現(xiàn)象發(fā)生。稻草微米纖維素由數(shù)條豎直排列的纖絲簇構(gòu)成。楊木微米纖維素的纖絲呈螺旋狀排列。 首次運(yùn)用原子力顯微鏡對(duì)木質(zhì)纖維素材料進(jìn)行觀測(cè)，并且觀測(cè)到納米級(jí)別的木質(zhì)原料微纖絲等極其難觀測(cè)到的木質(zhì)材料微觀構(gòu)造。同時(shí)在國內(nèi)屬首

3、次運(yùn)用AFM觀測(cè)農(nóng)作物秸稈纖維素微觀形態(tài)，對(duì)于木質(zhì)材料的微觀構(gòu)造觀測(cè)具有重要的參考意義。 在結(jié)晶度比較分析中發(fā)現(xiàn)，楊木纖維素較楊木木粉而言，相對(duì)結(jié)晶度有所提高，楊木微米纖維素材料的結(jié)晶度與楊木纖維素相比變化不大，但是從X射線衍射圖的峰型上看出結(jié)晶區(qū)遭到一定破壞。但是稻草纖維素在加工成微米級(jí)別后，結(jié)晶區(qū)遭到破壞，相對(duì)結(jié)晶度下降明顯，原因在于稻草本身結(jié)晶性較差，容易被破壞。 根據(jù)紅外光譜圖分析可看出，纖維抽提效果較好，純度較

4、高。此成本較低、抽提周期較短的抽提方法可以得到推廣，并可配合微米纖維素材料的制備方法形成成套的木質(zhì)微米材料生產(chǎn)技術(shù)。微米纖維素相鄰兩纖維素分子鏈上-OH基之間形成的分子間氫鍵，或同一個(gè)纖維素分子鏈上相鄰的葡萄糖單元-OH基之間形成的分子內(nèi)氫鍵的聯(lián)結(jié)，在不同程度上有所加強(qiáng)，這將賦予木質(zhì)生物質(zhì)微米纖維素材料更大的剛度或韌性，充分體現(xiàn)出納微米材料的優(yōu)異性能。 木質(zhì)原料在切削過程中，由于構(gòu)成細(xì)胞壁的高聚物分子的共價(jià)鍵斷裂而產(chǎn)生自由基。分