现代表面分析技术用于纤维表面研究的新进展

阐述了原子力显微镜(AFM)、化学力显微镜(CFM)、X射线光电子能谱(XPS)、飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)几种先进表面分析技术的基本原理以及用于纸浆纤维表面研究的新进展。     

纤维的表面性能及表面分析技术

阐述了纤维表面性能的重要性,并主要介绍了扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)、X射线光电子能谱(XPS)、二次离子质谱(SIMS)等现代表面分析技术及其在制浆造纸研究中的应用.     

纸浆物理强度与纤维表面木素含量关系的探讨

通过酸析木素的方法在漂白硫酸盐浆纤维表面沉积木素,探讨了纸浆纤维表面木素含量对纸浆强度性能的影响.研究结果表明,随着硫酸盐木素溶液pH值的降低,木素在纸浆纤维表面的沉积吸附量增加;经过打浆作用的纸浆纤维暴露出更多的表面,能够吸附更多的木素;纸浆纤维表面木素含量与纸浆的抗张指数、耐破指数呈负的线性相关性,相关方程式分别为y=-1.23x +56.9(R=0.99)和y=-0.104x +4.62(R=0.96);增加纤维表面木素含量会降低纸浆纤维间的结合强度.     

几种纸浆纤维表面的原子力显微镜分析

利用原子力显微镜(AFM)对几种较具代表性的纸浆纤维表面进行了分析。分析结果表明,棉纤维及桦木KP、桉木CTMP、云杉TMP等纤维在表面形貌及表面化学组成上存在较大区别,这是造成这些纤维的结合力以及纤维与化学添加剂之间结合能力各不相同的重要原因。     

丙纶表面沉积纳米薄膜的原子力显微镜分析

采用低温磁控溅射技术在丙纶(熔喷法非织造布)表面沉积铝、氧化锌和聚四氟乙烯纳米薄膜,用原子力显微镜观察纤维基材及三种纳米薄膜沉积在纤维表面的微观结构,为进一步对聚合物纤维材料磁控溅射功能化加工的工艺参数优化调整,以及对沉积材料在纤维表面的结合机理的研究提供理论依据。通过对原子力显微镜图像分析发现,丙纶(熔喷法非织造布)表面比较平滑,而丙纶长丝的表面则成一定的周期性条纹状结构;低温磁控溅射技术在丙纶(熔喷法非织造布)表面构建的功能性纳米薄膜随着沉积材料的不同,其在纤维表面的聚集形态不同。铝和氧化锌在纤维表面形成纳米颗粒状结构,而高分子材料聚四氟乙烯则形成纳米条带状形貌。分析和测量了金属颗粒和聚四氟乙烯条带的尺寸。     

自催化乙醇麦草浆纤维表面木素的化学法测定和脱除

采用1%氢氧化钠抽提自催化乙醇麦草浆,对抽提物含量、抽出木素含量及纸浆卡伯值等随抽提时间的变化进行了研究,对抽提速率和卡伯值降低速率进行了探讨,并采用光学显微镜的透视和反射模式以及扫描电子显微镜对纤维表面木素进行观察。结果表明,乙醇法制浆中溶出的木素在纤维表面存在明显的吸附;表面木素以不均匀的点球状形式分布在纤维表面;碱抽提10～15 min得到的木索主要分布在纤维表面,占纸浆总木素的48．56%～75．98%,甚至高达86．90%,纤维表面木素是乙醇麦草浆卡伯值高的重要原因。     

未漂硫酸盐浆纤维表面的Fenton氧化处理作用研究

采用羧甲基纤维素(CMC)负载Fe~(2+)催化剂的方法对未漂硫酸盐针叶木浆纤维表面进行Fenton氧化处理,利用场发射扫描电子显微镜(ESEM)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)分析确定了CMC-Fe~(2+)复合催化剂在纸浆纤维表面的吸附状态;通过对纤维形态、比打浆能耗、零距抗张强度和抗张指数进行分析,探讨了纤维表面Fenton氧化处理对纤维素聚合度、打浆过程中的纤维形态变化、纤维自身强度变化以及对比打浆能耗和浆张抗张指数的影响。结果表明,经CMC-Fe~(2+)复合催化剂催化氧化的纸浆,纤维素平均聚合度略微下降,在基本不影响纤维形态和自身强度的条件下,与未经处理的原浆相比,打浆8000转时,比打浆能耗下降9%;打浆能耗为2633 kWh/t时,浆张抗张指数提高6.9%。     

非木材化学浆表面超微结构的AFM观察

利用原子力显微镜(AFM)研究了几种非木材化学浆DQP漂白前后纤维表面超微结构的变化.经过DQP漂白,几种非木材化学浆的白度达到80%以上,脱木素率均超过88%,漂白对几种非木材化学浆的强度有一定的提高,但作用效果因原料种类而异.利用AFM对纸浆纤维表面进行观察,结果表明,漂白前覆盖存纤维表面的颗粒状物质经过漂白后溶出,反映了表面木素的脱除.另外,大量微细纤维暴露出来,图像的相差降低,反映了漂白后纤维表面的亲水性和均一性得到提高,即漂白后纸浆表面性质得到改善,这可能是纸浆强度提高的原因.     

MFC负载铁离子催化对纸浆纤维的芬顿表面氧化作用研究

将富含铁离子的微纤化纤维素（MFC-铁离子）吸附于漂白硫酸盐针叶木浆纤维表面,然后对纸浆纤维表面进行芬顿氧化;通过激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）间接检测纤维上芬顿反应产生的羟基自由基（·OH）,使用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）检测纤维上铁元素的分布;评价了在相同打浆转数下,芬顿表面氧化处理对纤维素平均聚合度（DP）、纤维形态及成纸抗张指数和撕裂指数的影响。结果表明,芬顿表面氧化预处理产生的·OH主要分布在纸浆纤维表面,并且基本保留了纤维平均长度;与原浆相比,芬顿表面氧化浆的纤维素平均DP仅下降约4.9%,打浆转数8000转时,成纸抗张指数和撕裂指数较原浆成纸分别提高了20.9%和25.7%。     

静电和熔融纺丝法对PET纤维表面结构的影响

采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和差示扫描量热仪(DSC)对溶液和熔融静电纺丝法所制备的PET纤维,以及工业熔融纺PET纤维的表面形貌和热学性能进行分析比较.结果表明,因加工成纤方式不同,熔融静电纺纤维表面光滑匀整,工业熔融纺纤维表面有明显的凹凸波浪纹,而溶液静电纺纤维表面略显蜂窝状结构.由DSC分...     

表面分析技术在制浆造纸研究中的应用

主要介绍了扫描电境(SEM)、透射电境(TEM)、原子力显微镜(AFM)、化学分析电子能谱(ESCA)、次级离子质谱(SIMS)、接触角(Contact Angle)、红外反射-吸收光谱(RAS)等现代表面分析技术及这些技术在制浆造纸研究中的应用.     

杏子果肉多酚超声波辅助提取工艺优化及抗氧化活性研究

以杏肉多酚为研究对象,采用超声辅助提取方法,通过单因素实验和响应曲面设计优化其提取工艺,用还原力和DPPH.清除能力对其抗氧化活性进行研究。用Design Expert软件分析确定杏肉多酚适宜提取工艺为:料液比1∶12(g∶mL),乙醇体积分数71%,超声功率364 W,超声时间17 min。在此条件下杏子果肉多酚提取率达9.39%;4个因素对杏肉多酚提取率影响的主次顺序为:超声功率>料液比>乙醇浓度>超声时间;还原力和DPPH.清除能力表明,杏肉多酚具有较强的抗氧化活性,但在相同质量浓度下,杏肉多酚的抗氧化活性小于Vc。     

响应面优化南瓜果肉多酚提取工艺及抗氧化性能研究

对南瓜果肉多酚提取工艺及抗氧化性能进行了研究。通过单因素实验和响应曲面实验,研究超声功率、超声时间、乙醇浓度和料液比对南瓜果肉多酚提取效果的影响;通过还原力和DPPH自由基清除法对南瓜果肉多酚的抗氧化活性进行研究。实验结果表明,南瓜果肉多酚最佳提取工艺条件为:超声功率237.2W、超声时间11.65min、乙醇浓度96.80%、料液比为1∶21.4(g/mL),此条件下实际南瓜果肉多酚得率为5.629%;四个因素对南瓜多酚得率影响的主次顺序为:超声时间>乙醇浓度>料液比>超声功率;南瓜果肉多酚具有一定还原力和清除DPPH.的能力,且在一定范围内,多酚浓度与其抗氧化活性呈明显的线性关系。     

白腐菌Trametes hirsuta 19-6预处理竹子化机浆的研究

研究了白腐菌对竹片进行生物预处理再进行化学机械法制浆的工艺和机理.生物预处理使竹子化机浆具有较好的物理强度.通过纤维特性分析,化机浆的纤维长度在生物预处理后增加,细小纤维含量降低.电子显微镜观测用来鉴定白腐菌预处理前后竹浆纤维表面形态和内部结构的变化, 纤维表面和内部细胞壁结构的变化有助于纸张强度的提高.     

漆酶/介体体系改性磨石磨木浆纤维表面性能分析

利用漆酶价体体系改性未漂马尾松磨石磨木浆，测定改性前后浆张的物理和光学性能，利用纤维长度、粗度分析仪、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和化学分析光电子能谱（ESCA）对漆酶价体体系改性前后纸浆纤维变化及表面性能进行分析，并测定了纸浆表面接触角（CA）。结果表明，漆酶价体体系改性纸浆仅在纤维的表面起作用，不会引起纤维的大幅度降解；纸浆改性过程中发生了氧化反应，羰基含量增加；改性后木素发生了一定程度的降解，纸浆表面木素含量降低；改性后的纸浆表面润湿性能提高。     

蔗渣浆纤维比表面积的测定及其对纸浆性能的影响

对蔗渣浆纤维比表面积在不同制浆得率中的变化，以及纤维比表面积与纸浆性质的关系，进行了研究。结果表明，蔗渣浆纤维比表面积随制浆得率的增加而减少，也随木素含量的增加而减少；比表面积的提高有利于成纸强度的提高，紧度的增加，但使脆性增大，印刷适印性降低，不透明度下降。蔗渣化学浆纤维比表面积大，是其成纸的紧度大，脆性大，印刷适印性差，不透明度低的主要原因之一。     

ECF和TCF漂白硫酸盐针叶木浆表面特性的比较

主要目的是确定不同的漂白方法对硫酸盐针叶木浆纤维表面特性的影响,包括老化前和老化后。通过测量水中的动态接触角(DCA)和浆中纤维的电子光谱来检测。实验表明,漂白浆中纤维表面的不同是因为漂白方法不同。全无氯漂白(TCF)的纤维动态接触角(DCA)始终比较高一些。纤维的特性在贮藏六个月后发生了改变,TCF的DCA比ECF的更显著。贮藏后纤维的接触角变大说明可能是抽出物的迁移或木素从纤维壁中到了表面,也可能是纤维表面的组分发生了变化而变的更加疏水。     

甜橙果肉粉对橙油风味物质的吸附性能研究

为探究柑橘果肉在风味吸附方面的机制,测定了甜橙果肉粉的成分构成、氮气吸附-脱附等温线,采用扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）观察了其微观结构,采用气相色谱-质谱法（gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS）测试分析了其对橙油风味物质的吸附性能。成分分析结果表明甜橙果肉粉主要由膳食纤维（51.87%±3.12%）、蛋白质（20.47%±0.58%）、脂肪（11.33%±1.60%）、淀粉（4.06%±0.59%）构成。SEM观察结果及氮气吸附-脱附等温线分析结果表明,甜橙果肉粉复合物中存在丰富的褶皱和缝隙等不规则结构,比表面积达2.98 m2/g。GC-MS测试分析结果表明,甜橙果肉粉对橙油典型香气成分例如柠檬烯、γ-萜品烯、β-月桂烯、β-水芹烯、芳樟醇、辛醛、壬醛等有明显的吸附作用,尤其与直链脂肪醛、含氧萜类衍生物的相互作用较明显,而对α-蒎烯、桧烯等双环单萜类成分的吸附作用相对较弱。综上,甜橙果肉粉中各组成成分交联而成的褶皱和缝隙结构是其发挥风味吸附作用的重要基础,研究结果可为进一步开发利用甜橙果肉提供参考。