杉木间伐材炭化过程的FTIR光谱比较分析

结合低温氮吸附等研究手段,对不同炭化工艺条件下杉木间伐材炭化物的FTIR光谱进行比较分析,研究了炭化物的微观结构随温度的变化规律以及炭化工艺对炭化物微观结构及其表面—OH的影响。结果表明,600～700℃,炭化物的碳网构造开始迅速发达,形成较大的网格;700℃为炭化物芳构化程度迅速提高的转折性温度;700～900℃,碳网进一步增大,形成红外吸收活性极低的大碳网。以N2为氛围气时,加盖法的炭化物碳网更大,比表面积较低;未加盖法和二步法的碳网相对较小,比表面积较大。在实验的基础上研究了炭化物的芳环振动吸收波数随温度变化的规律及机理,发现随温度升高,碳网增大的同时畸变越来越严重,炭化温度在700～800℃时,碳网在弱连接部位产生断键而趋向恢复平面结构。碳网畸变程度最大时所对应的环振动吸收波数在1560 cm-1。

闽南引种4个相思树种木材制浆性能的研究

对4种相思树木材进行了纤维形态测定和化学成份分析及制浆性能的优化研究,结果表明,纹荚相思树木材柔性和纤维素含量最高,经优化得出蒸煮制浆工艺,用碱量15%(Na2O),硫化度25%,保湿时间2 h(保湿温度170℃),纸浆硬度(高锰酸钾值)为15.3,纸浆得率可达52.83%.由此可见,纹荚相思树是较好的造纸用速生阔叶材.

新型木质纤维吸油材料的结构表征与性能研究

将杉木TMP进行热解,制备出了新型木质纤维吸油材料。分析了吸油材料的主要元素含量、FT-IR、拉曼光谱和X射线衍射图谱,探讨其吸油吸水性能与热解温度的关系以及吸油材料的结构。结果表明,在350℃下热解纤维的吸油量与吸水量比值高达77.5,是未处理TMP的10.8倍,吸油选择性较高。热解后,吸油材料的热水、苯-醇和1%NaOH抽出物含量减少。纤维素、半纤维素、木素的分解,使—OH数量减少,热解物芳构化程度增加,吸油性提高。500℃时吸油材料出现少量石墨状微晶结构。

碱木素纸张增强剂合成及应用

利用马尾松硫酸盐法制浆废液中的碱木素,与甲醛进行羟甲基化反应,产物用丙烯酸进行接枝,制备出纸张增强剂,研究碱木素羟甲基化和接枝反应条件对纸张强度性能的影响.结果表明:碱木素增强剂用量为绝干纸浆重量的4%时,在碱木素与甲醛的质量比为1∶0.30、丙烯酸与引发剂的质量比为1∶0.05的条件下,干纸强度提高25%,湿纸强度提高23%.

用超临界异丙醇流体制备TiO_2／活性炭复合材料

在存在超临界异丙醇介质的条件下,将钛酸异丙酯与活性炭反应生成具有光催化与吸附性能协同效应的TiO_2/活性炭复合材料.产生协同效应,可使低浓度污染物快速地表面富集和吸附净化,加快了污染物的光催化降解速率,TiO_2的光催化作用又促使被活性炭吸附的污染物向TiO_2表面迁移,使活性炭吸附能力得以恢复,实现了吸附剂的原位再生.

制浆废液中有机物资源利用研究

将马尾松KP法制浆过程中产生的废液的浓缩液与甲醛羟甲基化反应的产物,用三聚氰胺树脂进行接枝,制备出一种用于纸浆内添加的新型纸张增强剂。研究了羟甲基化和接枝反应的条件对纸张增强剂的性能及其对纸张物理性能的影响,并优化出反应条件。同时应用红外光谱、扫描电镜考察了纸张增强剂合成机理,证实了改性制浆废液中已经引入了羟甲基,羟甲基化制浆废液与三聚氰胺树脂之间已发生了缩合反应。结果表明,最佳羟甲基化反应条件为:制浆废液质量分数为50%,制浆废液与甲醛的质量比1∶0.2,温度70℃,时间2.5h,pH值为11。最佳接枝工艺条件为:改性制浆废液质量分数为40%,三聚氰胺用量为改性制浆废液质量的20%,引发剂用量为三聚氰胺质量的5%,接枝反应温度70℃,接枝聚合的pH值为11。在以上条件下,增强剂用量为绝干纸浆的5%时,可使干纸断裂长提高28%,湿纸断裂长达干纸的24%。同时,制浆废液纸张增强剂颜色较深,更适用于对白度要求不高的本色浆产品。

马尾松充脂材制浆性能研究

在试验分析的基础上，探讨了马尾松充脂材化学组成，纤维形态的变化，以及制浆造纸的可行性。为充脂材在造纸工业的应用提供理论依据。

玫瑰茄秆制浆造纸性能研究

本文研究了玫瑰茄秆的化学组成及纤维形态，并对其制浆工艺进行了探讨。研究结果表明，玫瑰茄秆是一种较好的造纸原料。

塔尔油制强化造纸施胶剂的研究

以塔尔油为主要原料，研究制造纸用施胶剂的配方及生产工艺条件。该施胶剂可代替松香用于造纸浆内施胶。

纳米纤维素晶体的制备及表征

采用超声波辅助硫酸水解、高速离心取其上清层水溶胶的方法由微晶纤维素(MCC)制备纳米纤维素晶体(NCC),并采用场发射透射电子显微镜(FETEM)、场发射环境扫描电子显微镜(FEGE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对所制备NCC的尺寸与形态、结构、组成和光谱性质进行分析。结果表明:FETEM和FEGE-SEM观察所制备纳米纤维素晶体形态相同,呈棒状,直径和长度主要分布在2～24nm和50～450nm;XRD图谱表明NCC仍属于纤维素Ⅰ型,结晶度为77.29%,晶粒尺寸为3～6nm;FTIR分析表明所制备的纳米纤维素晶体仍然具有纤维素的基本化学结构。

纳米纤维素碱法制备及光谱性质

在纳米尺寸范围操控纤维素分子,由此创制出具有优异功能的新纳米材料是纤维素科学的前沿领域。纳米纤维素作为一种可再生生物材料已成为国内外研究热点,研究开发新型的简单、绿色、低能耗、快速、高效的纳米纤维素制备方法显得尤为重要。该研究采用简易可行的碱性水解法制备得到粒径较小且分散性较好的纳米纤维素。同时采用了电子显微镜、X射线粉末衍射仪和傅里叶红外光谱仪对所制备纳米纤维素进行了表征,研究了其结构与谱学性质。所制备样品为准球形纳米纤维素,颗粒尺寸约为20～40 nm,样品仍属于纤维素Ⅰ型,结晶度为79.71%,晶粒平均尺寸为3～6 nm。结果表明,碱水解法制备纳米纤维素方法具有简易可行、得率高的优点,研究可为纳米纤维素的高效制备提供一条新途径。

酸水解制备纳米纤维素工艺条件的响应面优化

采用硫酸水解法制备了纳米纤维素,并运用响应面分析法原理,对影响纳米纤维素得率的3个主要影响因素即硫酸质量分数、温度和时间进行优化。利用Design-Expert软件的Box-Benhnken(BBD)模式建立试验数学模型,并对各因素及其相互之间的交互作用进行了分析。结果表明,回归得到的二次多项式模型极显著,模型校正决定系数为98.43%,相关系数为99.31%。硫酸质量分数与温度、硫酸质量分数与时间及温度与时间对纳米纤维素得率的交互作用显著。通过工艺条件优化得出最佳工艺条件为:硫酸质量分数为54%,温度为52℃,时间为125 min,纳米纤维素的得率为69.31%,与理论预测值(69.27%)较好吻合,表明模型是合理有效的。

烟草废弃物造纸法制烟草薄片

对烟草加工和卷烟加工过程产生的废弃物(烟梗和碎烟叶)的化学成分进行分析、磨浆和抄纸试验,研究烟梗、碎烟叶、纸浆的配比与打浆度对烟草薄片抗张强度和耐折度的影响.结果表明:造纸法烟草薄片的生产工艺条件为烟梗、碎烟叶、纸浆的配比1∶0.3∶0.05,打浆度40°SR,薄片的物理性能可达到所需质量要求.

不同炭化条件下炭化物的结构与性能表征

采用不同炭化工艺对杉木木屑进行热解,用拉曼光谱、X射线衍射技术对炭化物的微晶结构进行研究,揭示了其中的演变规律与形成特点。研究表明炭化条件对炭化物石墨化程度、微晶结构等影响较大,700℃是关键的炭化温度。从炭化物的石墨状微晶的形成与生长来看,二步炭化法比一步法好;不加盖炭化法比加盖法好;氛围气为空气的比氮气好;保温时间长的试样石墨化程度高。

纳米纤维素制备优化及其形貌表征

通过硫酸水解微晶纤维素制备纳米纤维素,分析硫酸浓度、反应温度和水解时间对纳米纤维素得率的影响,采用正交实验优化了实验参数。用场发射环境扫描电镜(ESEM-FEG)和透射电镜(HR-TEM)表征了微晶纤维素与纳米纤维素的形貌,并对其尺寸分布进行了分析。结果表明,当硫酸浓度为56%,反应温度40℃,水解时间90min时,纳米纤维素得率最高,达55.40%;电镜观察纳米纤维素呈棒状,其尺寸较微晶纤维素明显减小,直径2-24nm,长度为50-450nm。

阳离子交换树脂催化制备纳米纤维素晶体的谱学性能与流变行为

采用强酸型阳离子交换树脂在超声波辅助作用下制备了纳米纤维素晶体(NCC)。采用场发射环境扫描电子显微镜(ESEM-FEG)、场发射透射电子显微镜(HR-TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、傅利叶红外光谱仪(FT-IR)和转子式流变仪对所制备NCC的形貌、谱学和流变学行为进行了研究。结果表明,所制备NCC为近球形,颗粒尺寸约为25 nm～50nm,样品属于纤维素Ⅰ型,结晶度为84.26%,晶粒平均由6个晶胞组成。由FT-IR分析可知,NOC仍具有纤维素的基本化学结构。NCC胶体为剪切变稀的假塑性流体,随着温度的升高,其黏度逐渐减小,并最终趋于平缓,结果表明NCC胶体具有较好的稳定性。

TiO_2-活性炭复合材料吸附及光催化净化甲醛的研究

超临界乙醇条件下制备的TiO2-活性炭(Sc-TiO2-AC)复合材料,表征了所制备样品的结构,且对样品的吸附及光催化净化甲醛的性能进行了分析。实验表明,在超临界乙醇条件下可快速有效地制备出具很好的光催化与吸附协同效应的Sc-TiO2-AC复合材料。而且协同效应优于活性炭与Sc-TiO2样品的简单混合样品。研究表明产生这一协同效应时,光催化甲醛降解速率加快,同时光催化作用促使被活性炭吸附的污染物向TiO2表面迁移,使活性炭的吸附能力得以恢复,实现原位再生。实验表明,在300℃制备的Sc-TiO2-AC复合材料的甲醛去除率最高。300、350和400℃时的甲醛去除率在实验进行240min后分别达到100%、96%和93%。

巨菌草制备纳米纤维素及其表征

以巨菌草(Pennisetum sinese)为原料,采用硫酸水解法制备了纳米纤维素,考察了硫酸质量分数、反应温度和反应时间等因素对纤维素分离过程以及得率的影响,同时进行了工艺优化试验。采用透射电子显微镜(TEM)、傅利叶红外光谱仪(FTIR)、Zeta电位测定仪和X射线衍射仪(XRD)对纳米纤维素的形貌、体系稳定性、谱学性能、晶体结构和晶体性能进行了表征。结果表明,硫酸质量分数为50%,反应温度60℃,反应时间150min时,纳米纤维素的得率最高,达到75.4%。电镜观察纳米纤维素为棒状,直径约20nm,长度100～200nm;XRD图谱表明纳米纤维素的结晶度较巨菌草纤维显著提高;与巨菌草纤维相比,所制得的纳米纤维素Zeta电位明显增大,表明其具有较好的稳定性。

木材炭化机理的FT-IR光谱分析研究

结合炭化物的性质,采用傅立叶变换红外光谱,对木材炭化过程中碳网构造、表面官能团变化情况进行分析,揭示了其演变规律.结果表明:FT-IR光谱中1600cm-1附近芳环振动吸收强度的变化和波数的位移、3100～3200cm-1间v(Ar-H)及900～650 cm-1间v(Ar-H)的吸收强度的变化,与炭化过程中碳网构造的变化是相对应的.随炭化温度升高,炭化物聚合度升高,表面官能团也发生了明显变化.600～700℃间,炭化物中发生了大量-OH的脱水反应,碳网构造开始迅速发达.700℃之后,碳网的平面有序化并进一步生长.慢速升温有利于形成结构更规整的平面碳网,炭化物的表面官能团更少.

聚乙烯醇/纳米纤维素晶体复合膜热学性能

以微晶纤维素(MCC)为原料,通过硫酸水解得到纳米纤维素晶体(NCC),再将纳米纤维素晶体与聚乙烯醇复合共混制备聚乙烯醇/纳米纤维素晶体复合膜,研究复合膜的热学性能,同时采用场发射透射电镜(FETEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、热重分析(TG)、差示扫描量热仪(DSC)等仪器对纳米纤维素晶体及其复合膜进行表征与分析。结果表明:所制得的纳米纤维素晶体直径约2～24nm,50～450nm长,呈棒状;由FE-SEM图可观察到纳米纤维素晶体与聚乙烯醇具有良好的界面相互作用,但在较大添加量7%时,NCC出现部分团聚,与基体的相容性下降;由TG和DSC分析说明NCC与PVA基体可较好相容,形成了热稳定性较好的复合膜,但当NCC添加量较大时,由于团聚使复合膜热稳定性下降。