Study on the Potential of Wheat Straw Fiber in China

Based on researches of the crop potential productivity,the potential productivity of light,temperature,water and land from wheat in China were calculated respectively,and converted into the potential productivity of wheat straw according to the coefficient of grain-straw ratio of wheat.Furthermore,based on the wheat planting area in 2006,the potential yield of wheat straw fiber in China was estimated.The results showed that the potential yield of wheat straw fiber in China could reach 94.91 million ton,which could provide evidence for the further potential analysis of bio-ethanol.

碱高压氧化改性对麦秸可溶性膳食纤维提取率的影响

试验旨在提高麦秸可溶性膳食纤维(SDF)的提取率,采用碱高压氧化法改性麦秸膳食纤维,采用单因素方法探究碱添加量、液料比、高压时间和H2O2添加量对SDF提取率的影响,利用正交设计优化处理工艺。结果显示,最佳处理工艺是NaOH添加量6%、液料比6 mL/g、高压时间40 min、H2O2添加量6%。经验证得到最佳处理工艺下SDF的提取率为10.29%,与未处理麦秸相比(3.65%)提高了181.92%(P<0.05)。研究表明,碱高压氧化法能够有效提高麦秸SDF的提取率,有利于麦秸膳食纤维在动物生产中的进一步开发利用。

沙柳/麦秸复合纤维地膜制备与性能研究

主要研究沙柳纤维与麦秸纤维的质量比对共混干膜的力学性能的影响规律,以及添加助剂对其干、湿抗张强度的影响。采用化学机械打浆法将沙柳纤维与麦秸纤维制备成可降解地膜,同时测定了复合地膜对水的接触角的影响。结果表明:当沙柳纤维的叩解度为40°SR、麦秸纤维的叩解度为50°SR、沙柳浆液和麦秸浆液的质量比为7∶3时,所制备的60 g/m^(2)复合地膜原膜,其干抗张强度为2.50 kN/m,撕裂度为540 mN。在此基础上,在其浆液中添加阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)和烷基烯酮二聚物(AKD),探究助剂对其力学性能与抗水性能的影响。结果表明:在浆液中添加1.5%CPAM、1.5%PAE和0.4%AKD后,复合纸基地膜干抗张强度达到3.24 kN/m,湿抗张强度为1.27 kN/m,水接触角为109.7°。

超微粉碎/NaOH同步处理麦秸纤维素分离特性研究

为了探究超微粉碎/NaOH同步处理对小麦秸秆纤维素分离及其微观形貌结构和热稳定性的影响,将小麦秸秆与质量分数6%的NaOH溶液按照料液比0.1 g/mL混合,进行了不同时长的超微粉碎/NaOH同步处理,并使用1.4%酸性亚氯酸钠溶液漂白和水浴式超声处理,分离得到纤维素纤维。系统表征了不同处理时长对小麦秸秆木质纤维素分离以及小麦秸秆纤维素微观形貌、晶体结构和热稳定性影响。结果表明:在同步处理0~60 min范围内,机械力显著降低了麦秸样品的粒度,有效促进了秸秆木质纤维组分分离;经不同时长超微粉碎/NaOH同步处理后分离获得的小麦秸秆纤维素中,大量微米和纳米纤维素呈相互缠绕的网状分布;随处理时间延长,纤维素结晶度先降低后趋于稳定,处理30~60 min是纤维素结晶度降低的转折点;Person相关性分析结果表明,小麦秸秆纤维素热稳定性与其结晶度以及处理时长呈现显著相关性(P<0.05)。

不同秸秆种类和掺量对混凝土性能影响研究

研究水稻和小麦两种秸秆纤维对混凝土力学性能的影响,分别向混凝土中添加1%~6%的不同掺量的两种秸秆纤维,观测混凝土的破坏形态、表观密度和抗压强度的变化规律。结果表明:秸秆加入对限制裂缝的开展有益;秸秆纤维处理的越细,表面越粗糙,在1%掺量下能够提升混凝土的承压能力,但随着秸秆纤维掺量的增加,两种秸秆纤维混凝土的表观密度和抗压强度均减小。

生物酶预处理对秸秆纤维/聚乳酸可降解复合材料的性能影响

以聚乳酸(PLA)为原料,添加不同含量的麦秸秆纤维(WF),热压成型制备WF/PLA复合材料。通过傅立叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)分析了木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶处理前后WF化学官能团变化,研究了WF添加量以及不同生物酶处理WF对WF/PLA复合材料力学性能、吸湿吸水性能的影响,观察其断面微观结构。结果表明:FTIR显示生物酶可溶解WF中纤维素、表面脂类物质等。随着WF添加量的增加,未处理WF/PLA复合材料的拉伸强度呈下降趋势,当WF质量分数为7%时,WF/PLA复合材料的冲击强度最高为6.961 kJ/m^(2),平衡吸湿率最低为1.29%。当WF添加量为7%时,经果胶酶处理的WF/PLA复合材料力学性能最好,其拉伸强度、冲击强度分别为16.89、8.456 MPa;平衡吸湿率最低为0.56%,24 h吸水率最低为1.18%。断面微观结构显示,相比于未处理,经酶处理后的WF与PLA界面结合较好,其中经果胶酶处理后两者界面结合性最好。

Ca^(2+)交联羧基化麦草秸秆化机浆的制备及性能研究

本研究采用TEMPO氧化体系,转化麦草秸秆化机浆(SP)纤维素C6位上的羟基为羧基,制备羧基化麦草秸秆化机浆(CSP);对CSP进行Ca^(2+)交联,制备Ca^(2+)交联羧基化麦草秸秆化机浆(CSP@Ca^(2+)),探究其纸浆的物理强度性能。基于FT-IR、XPS等手段可以明显检测CSP纤维的羰基/羧基官能团:羧基化1 h麦草秸秆化机浆纤维(CSP1)的羧酸含量为0.27 mmol/g,其Zeta电位从SP的-21.7 mV变化为-29.2 mV,这为Ca^(2+)的交联提供作用位点。纸张物理强度结果表明,CSP1@Ca^(2+)0.5的抗张指数、耐破指数和撕裂指数分别较SP提高154.4%、170.8%和12.9%。最终,CSP1@Ca^(2+)0.5与SP配抄纸张(配抄比例为50∶50)的抗张指数、耐破指数和撕裂指数分别达27.1 N·m/g、2.28 kPa·m^(2)/g和3.68 mN·m^(2)/g,较SP分别提高83.4%、115.1%和8.3%。

丙烯酸乳液改性麦秸纤维及其对水泥基材料性能的影响

采用3种丙烯酸聚合物乳液(纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液)对麦秸纤维进行了改性处理,对比分析了未改性和改性麦秸纤维的吸水率、润湿性、抗拉强度,并进行了微观分析。在此基础上,研究了改性麦秸纤维对水泥基材料力学性能的影响。结果表明:与未改性麦秸纤维相比,3种改性麦秸纤维的吸水率均降低,疏水性和抗拉强度均提高;与纯丙乳液和苯丙乳液改性麦秸纤维相比,硅丙乳液改性麦秸纤维的吸水率最低,疏水性和抗拉强度最高;与未改性麦秸纤维增强水泥基材料相比,3种改性麦秸纤维增强水泥基材料的抗压、抗折强度提高,韧性增强,其中,硅丙乳液改性麦秸纤维对水泥基材料的增强、增韧作用相对最好。

聚乳酸/小麦秸秆纤维复合材料降解性能研究

以聚乳酸为基体,以小麦秸秆纤维为增强体制备聚乳酸/小麦秸秆纤维复合材料。通过测试该复合材料在不同pH值PBS缓冲液降解过程中的吸水率、质量损失率和拉伸性能,并用扫描电子显微镜(SEM)观察降解过程中复合材料的表面形貌变化,研究其随时间变化的降解性能。结果表明,在不同pH值的PBS缓冲液中,聚乳酸/小麦秸秆纤维复合材料的吸水率、质量损失率都随着降解时间的增加而增大,但后期增大比较缓慢;复合材料在弱碱性环境中降解最快,弱酸性环境次之,中性环境最慢;随着降解时间的增加,复合材料的拉伸强度和杨氏模量明显降低,表面由光滑变成凹凸不平,小麦秸秆纤维裸露在表面。

棕榈丝与麦秸秆丝加筋土无侧限抗压强度比较

为加深在加筋土领域的研究和解决土的强度降低问题,基于对上海及周边地区的实地考察,选择了区域存有量较大的两种筋材——棕榈和麦秸秆作为土体加筋材料。试验结果表明:(1)麦秸秆丝加筋土其无侧限抗压强度试验:适宜加筋率和加筋长度分别为0.8%和15 mm。在适宜的加筋条件下,麦秸秆加筋土的无侧限抗压强度与素土相比略有提高。(2)棕榈加筋土无侧限抗压强度试验:棕榈为纤维状,同样,以同量加筋率和加筋长度作为影响因素,在相同的试验条件和试件尺寸下,适宜加筋率为0.8%,适宜加筋长度为15 mm。与素土相比,棕榈纤维明显提高了土的无侧限抗压强度和抗变形性能。(3)无侧限抗压强度试验确定棕榈与麦秸秆都可以改良土的抗压强度以及抗变形性能,并且棕榈加筋土的抗压强度与抗变形能力与麦秸秆加筋土相比,强度提高更明显。棕榈加筋土的应力应变关系曲线表现为应变强化型,破坏时试件的整体性依然很好;麦秸秆的应力应变关系曲线为应变软化型,应力峰值过后,随着应变的增加,应力迅速减小。因此,棕榈与麦秸秆均适宜作上海地区粘土的加筋材料,并且棕榈加筋效果优于麦秸秆。

麦秸纤维/废旧塑料再生复合材料

研究了偶联剂KH550、麦秸纤维以及相容剂MAH-g-PP的添加量对麦秸纤维/废旧聚丙烯复合材料力学性能的影响。通过FT-IR检测了偶联剂浓度对麦秸纤维微观组织结构的影响,采用SEM观察复合材料的冲击断口形貌,以研究麦秸纤维与废旧聚丙烯间的相容性。结果表明:经浓度为1.5%的KH550处理过的麦秸纤维极性最低,与废塑料基体的结合性最好;随着麦秸纤维含量的增加,材料的拉伸强度降低,冲击强度稍有提高;当MAH-g-PP含量为4%时,复合材料的拉伸、冲击强度最大。

麦秸纤维含量和粒径大小对聚乳酸力学性能和结晶度的影响

选用三种粒径的麦秸纤维分别与聚乳酸(PLA)粉末组成各种配方,采用挤出注塑的方法制成复合材料。通过红外光谱分析、力学性能测试、断口扫描电镜(SEM)分析以及差示扫描量热(DSC)测试探索了试样的力学性能和结晶度变化趋势,并对结果进行了理论分析,最终确定最佳配方为精细处理且纤维含量为15%的C3组分,此时复合材料的结晶度达到43.44%,玻璃化温度为63.53℃,与纯PLA比较分别提高了29.3%和6%,拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性与纯PLA相比有轻微降低,分别为51.07 MPa,55.16 MPa,4.08 kJ/m2。

聚乳酸与麦草纤维共混物的研究

以N-甲基吗啉-N-氧化物为溶剂,制备聚L-乳酸(PLLA)与麦草纤维(WSF)的共混溶液,并制备PLLA与WSF的共混物。采用傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热法和X射线衍射等方法对PLLA/WSF共混物进行表征,探讨PLLA/WSF共混物中两组分的相容性和结晶性。结果表明,聚乳酸和麦草纤维的N-甲基吗啉-N-氧化物溶液可以均匀混合形成共混溶液。在PLLA/WSF共混物中,PLLA与WSF两组分之间的相互作用较强,具有较好的相容性。PLLA/WSF共混物的组成对其形态与性能具有显著影响。随着PLLA用量的增加,共混物的玻璃化温度逐步降低。当PLLA与WSF的质量比小于6∶4时,共混物为非晶态物质,而当PLLA与WSF的质量比大于6∶4时,共混物则具有结晶结构,且结晶熔点随着PLLA质量分数的增加而增加。因此,通过改变PLLA和WSF组分的配比,可以制备不同性能的可生物降解高分子材料。

麦草纤维孔隙结构在回用过程中的变化规律研究

采用低温氮吸附法、透射电镜对不同回用次数下麦草纤维细胞壁孔隙结构进行了研究。结果表明,麦草纤维有发达的微孔,分布较宽的中孔,而大孔相对较少。麦草浆回用1次后微孔孔容下降3.2×10-5cm3/g,中孔孔容下降1.67×10-5cm3/g;2次和1次回用相比微孔孔容下降9.2×10-5cm3/g,中孔孔容下降2.77×10-5cm3/g;3次回用时微孔分布消失,与2次回用相比中孔孔容下降5.81×10-5cm3/g,但在3次回用后孔隙分布变化很小。孔隙平均孔径和BET比表面积在回用中总体呈下降趋势。从电镜照片上看出,纤维在回用再润湿后发生不可恢复的塌陷变形,细胞壁上出现褶皱,从而改变了纤维孔隙大小和形状。

木聚糖酶处理对麦秸纤维制板性能的影响机理

以木聚糖酶为处理剂,脲醛树脂为胶粘剂,压制麦秸纤维板;并借助扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱仪和差示扫描量热仪,观察酶处理前后麦秸纤维的微观结构、表面官能团及其与脲醛树脂的热反应。结果表明,采用木聚糖酶处理麦秸纤维制板的内结合强度(IB)、弹性模量(MOE)、静曲强度(MOR)和抗拉强度(TS)均有显著提高;酶处理的麦秸纤维表面粗糙,蜡质层部分脱落和翘起;3300cm-1处的羟基峰增加,纤维素、木质素更多地暴露出来;酶处理麦秸纤维有利于脲醛树脂的固化。

改性小麦秸秆纤维对PBS复合材料性能的影响研究

采用NaOH对小麦秸秆纤维进行处理,在此基础上使用蒸煮助剂Na2S2O4和偶联剂(KH550、KH560)改性秸秆纤维,并将其分别与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共混,制备了秸秆纤维/PBS复合材料。研究了NaOH处理中Na2S2O4的添加以及NaOH处理后KH550、KH560的改性对复合材料性能的影响。采用EDS、WXRD和SEM对改性前后的纤维及复合材料分别进行了分析和观测。研究结果表明:NaOH同3%Na2S2O4混合处理得到的复合材料的性能最好,KH560较KH550更能有效地改善复合材料的力学性能,当KH560质量分数为2%时,复合材料的力学性能最好。

MAPP对麦秸纤维-聚丙烯复合材料热力学性能的影响

以麦秸纤维为增强材料、聚丙烯为基体物质、马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)为改性剂,制备麦秸纤维-聚丙烯复合材料。利用DMA、DSC、TG和SEM,探讨了MAPP的添加量(质量百分比1%、2%、5%、10%)和麦秸纤维形态(<9、9～28、28～35、>35目)对麦秸纤维-聚丙烯复合材料的热力学性能和结晶性能的影响。结果表明:①当MAPP的添加量为2%时,麦秸纤维-聚丙烯复合材料的储能弹性模量减小;当MAPP的添加量增加到5%、10%时,复合材料的储能弹性模量增加。②在麦秸纤维-聚丙烯体系内添加MAPP后,麦秸纤维-聚丙烯复合材料的结晶温度提高约1℃,结晶度增加了4%～8%;麦秸纤维以28～35目的形态作为聚丙烯基体的增强材料时,其复合材料的结晶温度为122.7℃,结晶率达到45.8%。③麦秸纤维-聚丙烯复合材料的热分解峰温分别为355和460℃。④麦秸纤维以纤维束的形态分布在基体聚丙烯中起增强作用,在整个体系内,麦秸纤维局部团聚且断裂明显。添加MAPP后,有利于基体物质在麦秸纤维表面的均匀覆盖。

中国小麦秸秆纤维潜力研究

基于作物生产潜力的研究基础,计算了我国小麦的光、温、水、土生产潜力,并根据小麦谷草比系数,折算了小麦秸秆生产潜力,进而以2006年小麦播种面积为基础,估算了我国小麦秸秆纤维的潜在产量。结果表明,我国小麦秸秆纤维的潜在产量可达9491万t。该研究结果可为进一步的生物燃料乙醇潜力分析提供依据。

不同引发剂麦秆纤维化学接枝的表征

采用化学接枝的方法对麦秆纤维进行了改性研究，并对改性前后的麦秆纤维进行了红外光谱分析。结果表明，采用ＫＭｎＯ４、臭氧、臭氧－Ｆｅ＋２作为引发剂，均可以得到不同程度的麦秆纤维接枝产物；用臭氧－Ｆｅ＋２引发体系进行麦秆纤维丙烯酸接枝，在１７３０ｃｍ－１附近得到的－ＣＯＯＨ特征峰吸收强度要大于以ＫＭｎＯ４为引发体系所得到的特征峰吸收强度。

麦秸纤维增强聚乙烯复合材料的制备及性能

以麦秸纤维和聚乙烯为原料,通过模压成型制备了麦秸纤维增强聚乙烯复合材料,研究了改性剂(NaOH)浓度、麦秸纤维含量以及热压温度对复合材料力学性能的影响。结果表明,5%NaOH处理可以溶解麦秸纤维中半纤维素、果胶等,使纤维更细化,比表面积增大,有效改善了复合材料力学性能;麦秸纤维含量为30%(质量分数,下同)时,麦秸纤维与聚乙烯混合均匀性较好,复合材料的拉伸强度和冲击强度得到改善;热压温度为170℃时聚乙烯的流动性有助于改善麦秸纤维在聚乙烯中分散的均匀性,且不会使聚乙烯降解,复合材料拉伸强度和冲击强度分别达到了最大值46.1 MPa和13.8 MJ/m^2。