木素对TEMPO氧化竹浆制备纳米纤维素的影响

以卡伯值不同的2种未漂硫酸盐竹浆(卡伯值为25.5和11.7的竹浆分别标记为SHK和SLK)为原料,通过TEMPO/NaBr/NaClO体系氧化及高压均质处理,制备了TEMPO氧化纳米纤维素(TOCN),并利用抽滤法制备TOCN膜。系统地研究了2种竹浆的TEMPO氧化过程、TEMPO氧化浆性能、TOCN性能及TOCN膜的力学性能等,探讨了木素对竹浆TEMPO氧化过程和TOCN制备的影响。结果表明,SHK的TEMPO氧化速率高于SLK,但SLK-TEMPO氧化浆的羧基含量达到1.01 mmol/g,高于SHK-TEMPO氧化浆的羧基含量(0.89 mmol/g)。2种TOCN形态结构差异不大,均呈纤丝状结构,直径约为5～8 nm,长径比>100,且均保持纤维素I的晶型结构;SLK-TOCN的结晶度和悬浮液的透光度均略高于SHK-TOCN。2种TOCN膜均具有优良的光学性能和力学性能,SLK-TOCN膜的杨氏模量、拉伸强度及裂断伸长率分别为2.6 GPa、92 MPa和10.9%,均高于SHK-TOCN膜的2.4 GPa、90 MPa和8.7%。     

热水预水解对松木及其水解液主要化学成分的影响

研究了热水预水解对松木原料中主要碳水化合物的影响,探讨了阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖和甘露糖的溶出规律及热水预水解对水解液中各聚糖浓度变化的影响;并研究了170℃水解温度对松木原料的化学组成如聚戊糖、苯-醇抽出物、综纤维素、木素、灰分含量的影响。结果表明,预水解过程中,各种聚糖的溶出速度从快到慢依次是:阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、木糖和葡萄糖,水解过程只有部分半纤维素被降解,大量半纤维素还将依赖后续蒸煮和漂白过程予以除去;在180℃的水解温度下,水解液中各聚糖的浓度随水解时间快速下降,糠醛和羟甲基糠醛的浓度则迅速增加,不利于水解液发酵制备乙醇;随着水解时间的延长,松木聚戊糖、灰分含量逐渐减少;苯-醇抽出物含量逐渐增加;综纤维素含量先快速下降,90 min后基本保持不变;木素含量先减少后又略有增加。     

3种非木材原料制备纳米纤维素及其膜性能的比较

对蔗渣、芦苇、竹子3种典型的非木材原料进行蒸煮、漂白以及TEMPO氧化,以制备纳米纤维素和纳米纤维素膜。比较了由3种原料制备的纳米纤维素材料的热学性能、光学性能和力学性能。通过比较发现,由竹子制备的纳米纤维素材料的综合性能最好。竹子纳米纤维素的热稳定性最好,芦苇纳米纤维素次之,蔗渣纳米纤维素最低;竹子纳米纤维素膜的透明性最高,蔗渣纳米纤维素膜次之,芦苇纳米纤维素膜最低;竹子纳米纤维素膜的力学性能最好,其拉伸强度和杨氏模量分别为92.8 MPa和5945 MPa,芦苇纳米纤维素膜次之,其拉伸强度和杨氏模量分别为72.7 MPa和4780 MPa,蔗渣纳米纤维素膜最低,其拉伸强度和杨氏模量分别为68.4 MPa和3572 MPa。     

酶处理对粉单竹SCMP纤维表面化学成分影响

采用X射线电子能谱(XPS)分析了生物酶处理前后粉单竹磺化化学机械浆(SCMP)纤维表面化学成分的变化,探讨了生物酶预处理改善其漂白性能和白度稳定性的原因。结果表明,SCMP纤维表面的O/C比为0.40,57.45%和7.57%的纤维表面被木素和抽出物所覆盖;经脂肪酶、果胶酶处理后,其O/C比分别为0.43和0.41,纤维表面木素的含量分别为66.40%和68.41%,抽出物的含量分别为3.05%和2.03%;而经漆酶处理后其纤维表面的O/C比为0.24,且纤维表面几乎完全被木素所覆盖。说明通过脂肪酶、果胶酶和漆酶处理可以去除SCMP纤维表面的抽出物,使纤维表面暴露出更多的木素,从而提高其可漂性。     

TEMPO氧化体系选择性氧化未漂非木浆的研究

以未漂麦草浆和竹浆为原料,研究了TEMPO-NaBr-NaClO体系氧化前后纸浆性质及纤维形貌的变化情况,并对其氧化过程进行了动力学分析。结果表明,未漂麦草浆和竹浆的TEMPO氧化过程均遵循二级反应动力学方程。经TEMPO氧化后,麦草浆和竹浆的羧基含量大幅提高,分别达569.8μmol/g和716.7μmol/g,而纸浆黏度和热稳定性则均显著下降。此外,氧化前后纤维微观形貌、尺寸变化不大,而结晶度则有所增加,但仍保持了天然纤维素I型的结晶结构。