纤维原料中木素及LCC的分离与表征及提高纤维保水性的研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xyy2017
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全球经济的发展,环境的污染使得生物质资源(bioresources)这一来源丰富、环境友好的资源成为了替代有限的石油资源的最佳选择,人类可持续发展的必经之路,因此也成为研究的热门课题。而木质纤维原料是重要的生物质资源。本文采用Bjorkman改进方法分离出了桉木和竹子的磨木木素(MWL)和木素-碳水化合物(LCC)并采用红外光谱(FTIR),凝胶渗透色谱仪(GPC)以及核磁共振光谱(NMR,包括(31)~P-NMR和(13)~C-NMR)对其结构进行分析和对比。为后续的制浆漂白工艺的制定奠定了一定的理论基础。本文还对提高纤维的保水性能作了研究。通过对纤维接枝聚(甲基乙烯基醚共聚马来酸)(PMVEMA)和聚乙二醇(PEG)使其与纤维发生酯化反应而提高其保水性,为木质纤维在高效吸水保水剂的制备和应用提供了理论依据和技术支持。本文以桉木和竹子为原料,通过Bjorkman改进方法分离出了桉木和竹子的MWL和LCC,并利用90%醋酸(AcOH)在MWL的纯化过程中分离出富含LCC片断的木素样品即LCC-AcOH。通过一系列先进的表征手段对其进行结构分析并进行了桉木和竹子的比较。通过MWL的结构分析发现桉木和竹子的MWL在结构上以间位取代为主,仅有少量对位取代。且含有较多的愈创木酚型伯醇和醚以及大量的酚羟基和醇羟基。并且桉木MWL的质均,数均分子量以及聚合度均要比竹子磨木木素的相应数值大得多。对木素中的酚羟基,脂肪族羟基和羧基进行定量分析后发现:在桉木和竹子的MWL中,脂肪族羟基占有较大比重。相比于竹子MWL,桉木MWL含有较多脂肪族羟基和羧基。而对于酚羟基而言,则是竹子MWL中含有较多。桉木和竹子的MWL结构均以愈创木基为主,但是也存在少量紫丁香基结构。对桉木与竹子的LCC以及LCC-AcOH的结构进行了研究,结果表明:两种原料LCC在结构上以对位取代为主,仅有少量间位取代,而LCC-AcOH在结构上以间位取代为主,仅有少量对位取代。竹子LCC的分子量和聚合度均要比桉木LCC的相应数值小得多。同MWL一样,脂肪族羟基在LCC-AcOH中也是占有较大比重。竹子的酚羟基和羧基含量均比桉木要多。桉木和竹子LCC的碳水化合物的主要组成相似,主要为木糖,α-木糖,β-木糖,α-葡萄糖,β-葡萄糖,α-半乳糖,α-甘露糖和β-甘露糖。而在LCC-ACOH中桉木含有的愈创木基和紫丁香基要比竹子多。竹子LCC-ACOH的碳水化合物的主要组成为木糖,α-葡萄糖,β-葡萄糖,α-木糖,β-木糖。而桉木LCC-AcOH的碳水化合物的组成还包括α-甘露糖和α-半乳糖。通过对纤维进行接枝聚(甲基乙烯基醚共聚马来酸)(PMVEMA)和聚乙二醇(PEG)来改善纤维的保水性能,对比了不同浆种,打浆前后的纤维的保水性能。PMVEMA的羧基与PEG的羟基以及纤维的自由羟基之间发生酯化反应。随着接枝共聚剂的比例增大(浆量的减少),吸水保水值随其增加。在原浆纤维的SEM图中可看到,微细纤维较多,而且纤维与纤维之间的空隙很大,而在接枝共聚后的纤维大小虽然没有变化,但是纤维与纤维之间的空隙被聚合物所填充而形成了网络结构。并且纤维表面的微细纤维减少而且变得光滑。
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