竹材Co60γ射線輻照效應(yīng)及其機(jī)理研究.pdf

1、利用γ射線輻照處理竹材，研究竹材的理化性質(zhì)，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文以毛竹(PhyllostachyspubescensMazel ex H de Lehaie)為研究對(duì)象，將竹材進(jìn)行γ射線輻照處理，輻照劑量設(shè)置為：10KGy、20KGy、30KGy、50KGy、100KGy、300KGy、500KGy、1000KGy。通過(guò)對(duì)不同輻照劑量處理的竹材微觀構(gòu)造、物理力學(xué)和化學(xué)性質(zhì)等的變化規(guī)律，初步揭示了竹材γ射線輻照效應(yīng)、機(jī)理。并

2、在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展γ射線輻照技術(shù)在竹材防霉中的應(yīng)用研究。研究結(jié)果為γ射線輻照技術(shù)在竹材功能性改良領(lǐng)域中的應(yīng)用奠定了重要的理論基礎(chǔ)。該方法有望成為竹材功能性改良的新手段，并對(duì)包括木材在內(nèi)的其它天然生物質(zhì)材料功能性改良具有良好的借鑒意義。
　　論文主要結(jié)論如下：
　　(1)分別利用場(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電鏡、X射線衍射儀對(duì)竹材橫切面和微纖絲角進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)γ射線對(duì)竹材的維管系統(tǒng)、基本組織等沒(méi)有明顯損傷，對(duì)微纖絲角的影響也不明顯，輻照過(guò)程中

3、竹材細(xì)胞壁未發(fā)現(xiàn)有皺縮、斷裂等現(xiàn)象。竹材的微觀構(gòu)造和微纖絲角均不是影響輻照過(guò)程中竹材物理、力學(xué)性能變化的主要因子。
　　(2)利用核磁共振波譜儀、X射線衍射儀以及傳統(tǒng)的竹材化學(xué)成分含量測(cè)試手段，對(duì)竹材細(xì)胞壁主要化學(xué)組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，在輻照初期，竹材內(nèi)半纖維素發(fā)生降解，并且其部分降解產(chǎn)物與纖維素、木質(zhì)素等發(fā)生聚合反應(yīng)，致使半纖維素含量降低，纖維素、木質(zhì)素含量有所升高，竹材的相對(duì)結(jié)晶度升高。當(dāng)輻照劑量升高至100KG

4、y左右時(shí)，竹材主要化學(xué)組分的降解反應(yīng)加劇，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的含量均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，竹材相對(duì)結(jié)晶度也有所降低，并且降低的幅度隨著輻照劑量的增加而增大。
　　(3)γ射線輻照竹材以后，使竹材細(xì)胞壁的主要化學(xué)組分發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氫鍵、羰基、羧基和酚類物質(zhì)等，降低了竹材的吸濕性能。而木質(zhì)素的降解則導(dǎo)致竹材表面顏色變暗，但同時(shí)也提高了竹材表面顏色的光穩(wěn)定性。竹材吸濕性能和表面顏色特性的變化幅度隨輻照劑量的增加而不斷增大。
　　(4

5、)γ射線輻照初期，纖維素、木質(zhì)素等發(fā)生聚合反應(yīng)，使竹材的弦向抗彎強(qiáng)度、順紋抗拉強(qiáng)度有所升高。半纖維素的降解則導(dǎo)致竹材順紋抗壓強(qiáng)度降低。直至輻照劑量達(dá)到100KGy時(shí)，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的降解反應(yīng)加劇，竹材的弦向抗彎強(qiáng)度、順紋抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。但因竹材發(fā)生了炭化，使得竹材的順紋抗壓強(qiáng)度升高。整個(gè)輻照過(guò)程中，竹材的彈性模量呈現(xiàn)波動(dòng)升高趨勢(shì)，可見(jiàn)γ射線輻照使竹材剛性、脆性變強(qiáng)。
　　(5)利用動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析儀，測(cè)試竹材的動(dòng)態(tài)粘

6、彈性。測(cè)定的溫度范圍為40℃~300℃，頻率為3Hz。在起始溫度點(diǎn)，即溫度為40℃時(shí)，輻照后竹材的存儲(chǔ)模量大于普通竹材，說(shuō)明輻照使得竹材的剛性增強(qiáng)。但在升溫過(guò)程中，輻照后竹材的存儲(chǔ)模量降低幅度更加顯著，說(shuō)明竹材細(xì)胞壁主要組分的分子鏈被切斷，升溫過(guò)程中鏈段反應(yīng)加劇，因而竹材存儲(chǔ)模量降低幅度加劇。另外，輻照使竹材玻璃化轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)也發(fā)生改變，當(dāng)輻照劑量低于100KGy時(shí)，竹材在105℃、220℃附近的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，因纖維素、木質(zhì)素的聚合，呈

7、現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)。而當(dāng)輻照劑量達(dá)到300KGy、500KGy和1000KGy時(shí)，竹材的兩個(gè)玻璃化溫度轉(zhuǎn)變點(diǎn)則因細(xì)胞壁三種主要組分的劇烈降解，而均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。
　　(6)在研究竹材γ射線輻照效應(yīng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了γ射線輻照技術(shù)在提高竹材防霉性能中的應(yīng)用研究。結(jié)果表明，竹材經(jīng)γ射線輻照以后，竹材防霉性能提高，而且隨著輻照劑量增加，防霉效果更佳。但由于γ射線對(duì)竹材有一定的劣化作用，因此在利用γ射線輻照對(duì)竹材進(jìn)行防霉處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)材料的用