毛竹工艺纤维高温饱和蒸汽-机械分离及其物理力学特性

采用高温饱和蒸汽对高含水率新鲜毛竹竹材进行热处理,再通过辊轧制备竹材工艺纤维(由多根纤维组成),并运用光学显微、纳米压痕(NI)等分析技术研究了提取的工艺纤维的微观结构、化学组分、力学性能及吸湿特性。研究结果表明:高温饱和蒸汽处理可使细胞壁中半纤维发生降解,薄壁细胞由于壁薄更易受到破坏,在机械外力下薄壁细胞和维管束成功分离。纤维细胞壁中无定形物质的降解,木质素相对含量的增加及纤维素相对结晶度(C_rI)的提高,改善了竹材工艺纤维的吸湿性能和细胞壁力学性能。经过饱和蒸汽处理后,纤维细胞壁的弹性模量(E_r)和硬度分别增加了14.7%~29.4%和14.9%~38.5%。饱和蒸汽处理未对工艺纤维的拉伸性能产生明显影响,分离出的竹材工艺纤维最大拉伸强度和模量分别达到了765 MPa和24.8 GPa。另外,在不同部位处提取的工艺纤维在性能上存在一定差异:外侧区域分离的工艺纤维尺寸大于内侧;而竹间分离的工艺纤维拉伸性能优于竹节处的,因此在实际应用中可考虑分层提取、分级利用。