玉米秸秆纤维素基保水缓释肥的制备及性能研究

以玉米秸秆纤维素(CSC)和丙烯酸(AA)为原料,采用溶液聚合法制备可降解高吸水聚合物玉米秸秆纤维素-g-聚丙烯酸(CSC-g-PAA)。通过扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对CSC-g-PAA材料的形貌和结构进行表征。进一步研究CSC-g-PAA在土壤中的持水性、保水性以及降解性。结果表明,CSC-g-PAA在去离子水中的吸水率可达702.89 g/g, 5次循环后CSC-g-PAA的吸水率仍然为初始吸水率的47.27%;添加土壤3%(质量分数)的CSC-g-PAA,土壤持水率为70.51%,36 d后保水率为15.50%;CSC-g-PAA在土壤中50 d的降解率为24.14%。采用液体浸渍法CSC-g-PAA尿素最高负载率为81.76%,具有优异的缓释性能,符合M_(t)/M_(∞)=Ktn模型。CSC-g-PAA能集吸水、保水和负载养分及缓释的功能于一体,在农业生产中具有节水、减施增效的巨大潜力。

改性玉米秸秆纤维素的制备及其对Pickering乳液稳定性的影响

以玉米秸秆为原料,通过亚氯酸钠-醋酸-氢氧化钠法提取纤维素(corn straw cellulose,CS),分别用硫酸水解和硫酸水解-高压均质联用的方法对CS进行改性,并以百里香精油作为油相制备Pickering乳液,研究改性前后纤维素作为乳化剂对Pickering乳液稳定性的影响。分别对改性前后纤维素的结构与性质进行表征,对所得乳液微观结构、粒径、电位、稳定性和流变特性进行测定。结果表明:与CS和硫酸水解改性的纤维素(cellulose precipitation,CP)相比,硫酸水解-高压均质联用改性的纤维素(high pressure homogenization cellulose,HPC)的粒径显著减小(P<0.05),为28.61μm。活性基团数量增多,静水接触角变大,达到76.1°,约为CS的2.4倍。CP的微观形貌呈现短棒状结构,表面光滑;而HPC呈现卷曲状,表面由平滑变得疏松多孔。改性后的玉米秸秆纤维素均提高了Pickering乳液的稳定性,其中由HPC稳定的乳液的稳定性最好,乳液粒径最小,为3.53μm,粒径分布也更均匀。在21 d的25℃贮藏中,液滴之间没有出现明显的絮凝等现象,TSI值变化最小,为0.359,表现出良好的贮藏稳定性。这些结果证明了与CS、CP相比,HPC的乳化性增强,这为玉米秸秆纤维素成为食品级固体乳化剂提供了理论基础,为玉米的副产物实现了高值化利用。

玉米秸秆纤维加筋土抗剪性能试验研究

为了探究玉米秸秆纤维加筋土的抗剪性能,将不同掺量的玉米秸秆纤维掺入到淤泥质土中,通过抗剪试验来确定纤维的加筋效果。试验结果表明:随着纤维掺量的增加,纤维加筋土的抗剪强度和粘聚力先增加后减小,且均大于素土,而内摩擦角变化规律则不明显,但均在掺量为0.3%时最优;随着垂直压力的增加,剪应力与剪切位移曲线呈应变硬化现象,0.3%掺量表现出的硬化特性最明显;另外,通过分析纤维的加筋作用主要由单根纤维拉筋和纤维网状结构发挥作用。

基于响应面法的玉米秸秆纤维混凝土性能

为了研究玉米秸秆纤维对水泥混凝土性能的影响及纤维作用机理,基于响应面法构建三因素三水平Box-Behnken实验,以抗弯拉强度为响应指标确定φ(纤维)、纤维长度与w(NaOH)两两之间的交互作用并确定最优参数,在该参数下研究玉米秸秆纤维对水泥混凝土力学强度的影响。结果表明,3种因素对抗弯拉强度交互影响显著,最优的工艺参数组合为φ(纤维)=2.9%、纤维长度10.5 mm、w(NaOH)=2.6%,此时抗弯拉强度为5.1 MPa;在最优参数下,与普通混凝土相比,纤维混凝土立方体抗压强度有所下降,但平均抗折强度显著提高约13.7%。

新型沥青混合料掺加料玉米秸秆纤维的制备工艺及改性方法

为扩大改性玉米秸秆纤维在沥青路面施工中的应用,采用机械剪切方式湿法制备玉米秸秆纤维,并采用NaOH溶液对其改性,通过酸碱度、吸油性、耐热性、灰分含量及吸持性试验分析改性玉米秸秆纤维的路用性能。结果表明:玉米秸秆纤维的最佳改性工艺为在质量分数为5%的NaOH溶液中浸润30 min;改性后玉米秸秆纤维呈弱碱性,与沥青的黏附性增强,吸油性和耐热性明显提高,抗拉强度略有减小,与沥青的相容性提高约10%。改性后玉米秸秆纤维的路用性能得到提升,与木质素纤维相近,可替代木质素纤维作为沥青混合料的掺加料,降低工程成本。

玉米秸秆纤维制备及耐热规律研究

纤维作为一种优良的改性材料,被广泛应用于沥青材料改良中。为了探究用玉米秸秆制备路用纤维材料的可能性,对玉米秸秆进行去芯取皮,调整玉米秸秆茎皮浸泡时间,破碎仓给入量和破碎时间以制备出符合路用纤维要求的玉米秸秆纤维,其次对玉米秸秆纤维进行不同温度热处理,并用RGB色卡对玉米秸秆纤维颜色变化进行表征,探究玉米秸秆纤维的适用施工拌和温度。

玉米秸秆纤维/PBS复合材料的制备及性能

采用玉米秸秆纤维对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行改性,利用热压工艺得到了玉米纤维/PBS复合材料。研究了在相同浓度的碱液中,水煮、微波及超声波三种处理工艺对纤维得率及复合材料性能的影响,发现三种方法对纤维均有一定的活化作用,扫描电镜(SEM)观测到微波和超声波处理的纤维表面较纯净,纤维束较疏松,得到复合材料的力学性能较优。同时利用X射线能谱仪(EDS)分析不同处理方式的纤维表面元素含量可知,微波和超声波处理的纤维表面氧含量较高,有利于秸秆表面和PBS形成更多的氢键,从而提高了复合材料的界面粘接力。

聚乙烯醇包覆玉米秸秆纤维对石膏性能的影响

利用玉米秸秆纤维增强石膏胶凝材料,并采用聚乙烯醇对玉米秸秆纤维进行表面包覆改性,研究其对玉米秸秆纤维/石膏复合材料性能的影响.利用扫描电子显微镜对试样进行了微观分析,探讨了未改性玉米秸秆纤维/石膏复合材料防水性能较差的原因,提出了聚乙烯醇包覆改性秸秆纤维的示意模型.结果表明:掺加未改性玉米秸秆纤维可提高石膏胶凝材料的力学性能,但防水性能下降幅度较大;玉米秸秆纤维经改性后,改性秸秆纤维/石膏复合材料的力学性能进一步提高,防水性能显著改善.

植物纤维含量对聚乳酸/玉米秸秆纤维发泡材料(PFFM)性能的影响研究

通过SEM、力学性能测试、TG等方法研究了纤维对聚乳酸/玉米秸秆纤维复合发泡材料(PFFM)微观结构、表观密度、膨胀率、力学性能和热性能的影响。结果表明,玉米秸秆纤维的加入提高了发泡材料的表观密度和力学性能,当纤维含量为15%时,表观密度最小,综合力学性能最好;扫描电镜结果显示,聚乳酸和玉米秸秆纤维之间相容性较好,纤维的加入改变了泡孔成型方式。

玉米秸秆纤维缓冲包装材料制备条件优化

针对制备玉米秸秆缓冲包装材料的11个工艺参数,以材料的强度为响应目标,采用Plackett-Burman(PB)与Central Composite Design(CCD)相结合的方法进行筛选优化。PB实验设计与分析表明:纤维粒度、纤维目数与胶粘剂含量为制备工艺的3个关键因素。经过CCD设计及响应面法优化分析得到的制备玉米秸秆纤维缓冲包装材料的最优条件为:纤维粒度224.62目,纤维体积分数22.78%,胶粘剂质量分数35%,材料强度可达1.758 MPa。

玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中的液化行为研究

【目的】研究亚/超临界乙醇自由基对玉米秸秆纤维素液化的作用机理。【方法】利用间歇高压反应釜,在反应温度200~320℃、反应时间30min条件下,对比研究亚/超临界乙醇液化和热裂解下反应温度对玉米秸秆纤维素产物收率的影响,并利用气相色谱-质谱联用仪（GC/MS）和傅里叶红外光谱法（FT-IR）分别对产物中重油和轻油的组成、原料和固体残渣特性等进行分析。【结果】1）与热裂解相比,当反应温度为320℃时,玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇作用下,重油产物收率由5.0%上升至13.8%,固体残渣收率由29.7%下降至17.8%,乙醇自由基促进了玉米秸秆纤维素液化,同时抑制了残渣的生成。2）玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇液化中的重油产物主要由酮类（相对含量为54.2%）、酯类（相对含量为26.5%）以及少量的醇类和酚类等物质组成,未检测出呋喃类物质。3）亚/超临界乙醇液化玉米秸秆纤维素的轻油产物中,酸类物质主要为C8化合物,而在亚/超临界乙醇液化条件下生成的轻油产物中,酸类以C2~C4化合物为主。【结论】1）乙醇自由基促进了玉米秸秆纤维素液化中间产物葡聚糖内的C-C、C-O和-OH等键进一步断裂,从而抑制了呋喃类物质的形成。2）亚/超临界乙醇液化玉米秸秆纤维素生成了多种自由基,自由基之间（中间产物自由基之间、中间产物自由基与乙醇自由基之间等）发生缩合反应,从而生成了碳原子数相对较多的酸类物质,同时自由基之间相互作用也抑制了产物的二次反应。

玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中液化生成酮类化合物的机理探讨

利用间歇式高压反应釜,在反应温度320℃、反应时间60 min条件下,研究乙醇用量对玉米秸秆纤维素液化生成酮类化合物的作用。当乙醇添加量为0时,酮类化合物的产率仅为1.25%。随着乙醇用量由0增加到160 mL,生物油产率不断的升高,酮类化合物产率增加至18.38%,乙醇促进了纤维素液化生成酮类化合物。利用GC/MS和FT-IR对生物油进行了定性分析,结果表明,在亚/超临界乙醇中,酮类化合物主要通过三条路径形成,纤维素脱水形成了含-C=O的活性纤维素,活性纤维素按逆Diels-Alder机理进行开环、脱水、异构化形成了4-羟基-4-甲基-2-戊酮等脂肪族酮类化合物;在乙醇自由基作用下,活性纤维素中C-O-C、C-C等键断裂、开环,形成环戊烯酮等脂环族酮类化合物,环戊烯酮与多种中间产物发生缩合、酯化形成2-甲酸基-1-苯基乙酮等芳香族酮类化合物;在高浓度乙醇自由基作用下,芳香族酮类化合物进一步发生裂解形成酸类、酮类等化合物。根据对酮类化合物生成机理的分析,建立了纤维素在亚/超临界乙醇中液化生成酮类化合物的反应网络。

基于有限元玉米秸秆纤维缓冲包装材料性能分析

利用有限元法对玉米秸秆纤维缓冲包装材料缓冲性能进行分析,通过有限元软件的CAE功能进行建模,并利用其仿真功能模拟真实跌落条件,得到了加速度、速度、位移随时间变化规律与分布;模拟该材料封装芯片角跌落情况,可为实际应用该材料进行缓冲包装结构设计提供指导。

玉米秸秆纤维对改性石膏基复合材料性能的影响

利用石膏基复合胶凝材料优化配合比,研究了动物蛋白发泡剂、玉米秸秆纤维对改性石膏基复合材料性能的影响,通过XRD和SEM分析了石膏基复合胶凝材料硬化体矿物相的组成、孔隙特征、玉米秸秆纤维与基体结合界面特点及各种矿物晶体发育状况。结果表明:动物蛋白发泡剂稀释液的体积掺量宜低于20%,玉米秸秆纤维适宜掺量为2%,可达到增韧和改性效果;经检测,改性石膏基复合材料的28 d抗压强度为17.2 MPa,软化系数为0.62;如果用矿渣等量取代50%粉煤灰时,28 d抗压强度为14.0 MPa,软化系数高达0.93。

玉米秸秆纤维-氨基树脂模塑料的制备与性能研究

以玉米秸秆纤维为增强材料,氨基树脂为基体聚合物,制备了玉米秸秆纤维-氨基树脂模塑料。研究了玉米秸秆纤维浆料质量分数对模塑料的弯曲强度和冲击强度的影响。采用电子扫描显微镜(SEM)表征玉米秸秆纤维和氨基树脂的界面结合性能,并利用动态机械热分析(DMA)和热重分析(TG)分析模塑料的动态力学性能和热稳定性。研究表明,当玉米秸秆纤维浆料质量分数为31%时,氨基树脂模塑料的力学性能优异,弯曲强度为60.41 MPa,冲击强度为1.81 kJ/m2,模塑料的储能模量较高,性能较优;玉米秸秆纤维与氨基树脂的相容性稍差;模塑料在68.8～114.3℃时失重率仅为0.5%～2%,在246.0～345.2℃时失重率较高,达到26%,玉米秸秆纤维质量分数对模塑料的热稳定性影响不明显。

玉米秸秆纤维瘤胃微生物预处理的前景

反刍动物对木质纤维饲料的利用倍受关注,这主要是反刍动物的瘤胃与其内部的微生物共生、协同作用的结果,可从中期找到玉米秸秆纤维的瘤胃微生物预处理仿生工艺。瘤胃内的微生物环境相当复杂,其中包含的细菌、原虫和真菌都具有许多种类,但对于特定的底物起主要作用的还只是某几种,这为制浆工业应用提供了可能。现在的瘤胃微生物体外单纯培养,固态底物较高降解率,证明了体外利用瘤胃微生物的可行性。如果能够提供模拟瘤胃的发酵罐,能够进行生长代谢调控,并实现瘤胃真菌和其代谢产物利用菌共培养,可以提高半纤维素和纤维素降解率的比值,达到生物预处理玉米秸秆的目的。

玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料的力学及降解性能研究

利用热压工艺制备得到了玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料,研究了玉米秸秆纤维的含量对复合材料力学及降解性能的影响。研究表明:随着玉米秸秆纤维含量的增加,复合材料的力学性能(拉伸强度、断裂伸长率)出现先增大后减小的变化趋势,在玉米秸秆纤维含量为10%时复合材料的断裂伸长率达到20.3%,复合材料的拉伸强度在玉米秸秆纤维含量13%时达到最大值24.38MPa;在降解120 d后,玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料的质量损失率变大,同时随着玉米秸秆纤维含量的增加,复合材料的质量损失逐渐变大,聚乳酸分子量的降低速度加快。

三氟乙酸催化玉米秸秆纤维素制备三醋酸纤维素研究

以玉米秸秆纤维素为原料,以三氟乙酸(Trifluoroacetic acid,TFA)为催化剂,提出采用一锅法高效制备三醋酸纤维素(Cellulose triacetate,CTA)的新工艺,并进行了合成试验。以CTA的取代度和产率为指标,分析了TFA添加量、反应温度、反应时间以及乙酸酐添加量对CTA取代度及产率的影响,并优化了合成工艺,结果表明,CTA的最佳制备条件为:TFA添加量15 mL/g、反应温度25℃、反应时间30 min、乙酸酐添加量5 mL/g,得到的CTA的取代度为2.95,产率为96.2%。通过傅里叶变换红外光谱分析、X射线衍射分析以及氢核磁共振分析对产物理化特性进行了表征,结果表明,纤维素发生了乙酰化反应,并合成了CTA;热重分析结果表明,该工艺制备的CTA具有较高的热稳定性。

铸膜液温度和预蒸发时间对玉米秸秆纤维素膜性能的影响

采用多聚甲醛/二甲基亚砜为溶剂溶解玉米秸秆纤维素,纤维素质量分数为6.5%,改变铸膜液温度以及预蒸发时间进行刮膜,以水为凝固浴,得到玉米秸秆纤维素膜.采用紫外可见分光光度计、万能材料试验机和水通量测试对膜进行表征,得出最佳铸膜液温度为20℃和最佳预蒸发时间为30min,此时膜的拉伸强度为58.75MPa,断裂伸长率为22.49%,且所制备的膜具有较好的透光性.

玉米秸秆纤维素增强聚乳酸复合材料的制备及其界面改性?

采用注塑法制备了玉米秸秆纤维素/聚乳酸复合材料,并以三种不同偶联剂(硅烷偶联剂KH-550、钛酸酯偶联剂CS-201、六亚甲基二异氰酸酯HMDI)分别对复合材料进行界面改性,探讨了玉米秸秆纤维素的添加及偶联剂改性对复合材料力学性能、结晶性能、热性能、界面形貌和亲水性能等影响。结果表明:玉米秸秆纤维素的加入可有效提高复合材料的拉伸强度和结晶度,提升了复合材料的耐热性和亲水性;与未处理的复合材料相比较,偶联剂改性处理明显改善了纤维素与聚乳酸基体间的界面结合,进一步提高了复合材料的拉伸强度、冲击强度和维卡软化温度,但复合材料的亲水性和结晶度有所降低。综合来看,在三种偶联剂用量均为纤维素含量1%的条件下,HMDI的偶联改性效果最佳,KH550次之,钛酸酯CS-201的偶联改性效果则较为一般。