水分對再生木質(zhì)纖維素材料和木材動態(tài)粘彈性的影響初探.pdf

1、木質(zhì)纖維是一種具有粘彈性材料，且易吸濕。為了分析水分存在形式與木質(zhì)纖維素材料動態(tài)粘彈性之間的關(guān)系，并進(jìn)一步探討不同化學(xué)組成、纖維素聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁構(gòu)造對這類關(guān)系的影響，本文選擇了1株傾斜生長和1株直立生長的楊樹為原材料。一方面經(jīng)過生物精制和溶解再生后獲得再生纖維素膜和再生木質(zhì)纖維素膜兩種材料。另一方面，將應(yīng)拉木從傾斜生長的楊樹中分離處理，與正常木一起，獲得了不同干燥時間、不同相對濕度解吸和吸濕試樣。隨后對上述試樣進(jìn)行DSC，XRD和D

2、MA測試，研究的主要結(jié)論如下：
　　再生纖維素膜和再生木質(zhì)纖維素膜隨著相對濕度的增加，含水率不斷增加。高含水率的再生纖維素膜和再生木質(zhì)纖維素膜DSC曲線降溫段分別出現(xiàn)了兩個放熱峰。其它含水率再生纖維素膜在降溫過程中沒有探測到明顯的熱焓變化。分析認(rèn)為DSC曲線第一個放熱峰為自由水異相結(jié)晶形成，第二個放熱峰歸因于再生膜非晶區(qū)域吸濕位點(diǎn)多層吸附水分子的結(jié)晶。再生纖維素膜和再生木質(zhì)纖維素膜中纖維素的晶型為Ⅱ型，且峰值2θ位置不隨含水率的變

3、化而變化，說明簡單的溶脹無法改變纖維素原有的晶型。比較不同含水率的再生纖維素膜XRD衍射結(jié)果，得出半峰寬隨含水率的變化沒有表現(xiàn)出規(guī)律性。DMA測試發(fā)現(xiàn)-150℃-50℃溫度范圍內(nèi)，再生纖維素膜具有一個明顯的松弛峰，即β松弛。且隨著含水率的提高，β松弛逐漸向低溫方向移動。再生木質(zhì)纖維素膜的β松弛損耗峰隨著含水率的提高，其位置首先向低溫方向移動，隨后基本保持不變。這表明水分可以有效提高再生膜無定形區(qū)域伯醇羥基回轉(zhuǎn)取向運(yùn)動，從而在一定程度上起

4、到了增塑作用。
　　隨著在飽和溴化鋰溶液環(huán)境中干燥天數(shù)的增加，木材應(yīng)拉木和正常木試樣含水率逐漸減小。應(yīng)拉木和正常木生材，在DSC測試降溫過程中出現(xiàn)了兩個獨(dú)立的放熱峰。干燥7天之后，兩個放熱峰依然存在，且位置均向低溫方向移動，但干燥14天后，放熱峰消失。解吸和吸濕過程中，楊木試樣的平衡含水率隨著相對濕度的減小而下降。同樣相對濕度環(huán)境中，解吸應(yīng)拉木試樣 EMC與正常木EMC之間差異較小，但是吸濕試樣正常木EMC大于應(yīng)拉木。比較解吸和吸

5、濕在同種濕度平衡條件下的含水率，發(fā)現(xiàn)木材在33％和77%相對濕度下具有明顯的吸濕滯后現(xiàn)象。應(yīng)拉木和正常木解吸和吸濕試樣的DSC曲線未檢測出任何放熱峰，說明試樣中結(jié)合水未發(fā)生明顯的相轉(zhuǎn)變。應(yīng)拉木的MFA小于正常木，且隨著相對濕度的變化，應(yīng)拉木和正常木的MFA基本不變。解吸過程中，應(yīng)拉木試樣CrI隨EMC的下降，表現(xiàn)為明顯的下降趨勢，而正常木CrI，隨著EMC下降而先下降隨后增加。吸濕過程中，CrI的出現(xiàn)上下波動。采用DMA方法對解吸正常木

6、和應(yīng)拉木試樣進(jìn)行動態(tài)粘彈性的測試。在-150℃-100℃溫度范圍內(nèi)木材出現(xiàn)了兩個明顯的松弛過程，即α松弛和β松弛。隨著EMC的上升，α松弛和β松弛峰所在位置總體都表現(xiàn)為向低溫方向移動。吸濕木材DMA測試結(jié)果與解吸不同，它會隨著含水率變化出現(xiàn)不同的松弛過程。當(dāng)應(yīng)拉木含水率在0.8%-7.6%，正常木含水率在0.8%-9.6%之間，DMA測試出現(xiàn)了明顯的β松弛，且隨著含水率的增加逐漸向低溫方向移動。與此同時，解吸過程出現(xiàn)明顯的α松弛，在平衡