硫酸盐竹浆杂细胞含量对打浆过程纤维形态的影响

以硫酸盐竹浆为研究对象,利用纤维筛分仪分离竹纤维与杂细胞,对打浆过程中不同杂细胞含量竹浆的纤维形态和特性进行分析,探讨了杂细胞对竹纤维形态的影响。结果表明,杂细胞与竹纤维在打浆中形成的气球状结构相互摩擦,对竹浆性能产生影响。相同打浆转数下,杂细胞含量越高,竹浆滤水性能越差,纤维宽度越小。杂细胞在打浆过程中加剧了竹纤维的分丝帚化和细小纤维的产生,且易与竹纤维表面产生的细小纤维缠绕,使竹浆滤水性能降低。

竹纤维细胞壁研究进展

竹纤维细胞壁的多壁层构造是竹材卓越性能的决定因素,也是难以攻克的基础问题。文中阐述了竹纤维细胞壁的超微结构、力学性能和化学特征,以深入探讨竹纤维细胞壁的多壁层构造,同时,总结了关于竹纤维细胞壁研究的概况,以期为读者深入认识竹材、了解竹纤维细胞壁及其相关理论和应用提供参考。

竹纤维细胞水平的物理力学性能精细表征技术

竹纤维作为竹材最主要的承载单元,其物理力学性能对竹材以及竹纤维的利用有重要的意义。本文从竹纤维外观形态、单根纤维接触角、单根纤维力学性能、竹束纤维的物理力学性能、动态破坏过程、热稳定性等方面,介绍了目前从细胞水平上表征竹纤维性能的各种先进技术和方法。通过归纳和总结,为竹材在细胞水平上的深入研究和利用提供借鉴。

竹类植物纤维及其细胞超微结构的研究进展

对竹类纤维细胞的基本形态、发育形成过程、超微观构造及其与竹材物理力学性质关系的研究现状和最新进展进行了系统的概述;对随竹龄变化而变化的细胞器、木质化过程、细胞壁增厚及多层结构,尤其是细胞壁的沉积机理进行了分析;还对我国有关竹类植物纤维细胞壁的沉积过程和超微构造的研究提出了一些建议。

毛竹及其组成单元的水分吸着特性

通过测量不同相对湿度下毛竹竹块、竹粉、竹纤维、薄壁细胞的吸湿平衡含水率,建立了相应的水分吸着等温线,并探讨了它们水分吸着特性的差异及原因。结果表明:毛竹竹块、竹粉、竹纤维、薄壁细胞的水分吸着等温线与木材类似,均呈反"S"形;竹粉的水分吸着等温线整体高于竹块,但两者的纤维饱和点含水率相差很小,约为0.37%;化学离析得到的毛竹薄壁组织细胞的纤维饱和点含水率为44.24%,显著大于竹纤维的纤维饱和点含水率(34.07%);毛竹薄壁细胞及竹纤维的纤维饱和点含水率均显著大于竹块和竹粉,原因是化学离析使竹材细胞壁壁内产生较多的微毛细管系统,有利于水分子的多分子层吸附和凝结水的产生。

三种仪器用于竹纤维细胞壁观察的效果比较

利用扫描电镜,多媒体显微镜和原子力显微镜三种仪器观察竹纤维分丝帚化情况和细胞壁的破裂情况。结果发现:利用扫描电子显微镜清晰地观察到竹纤维次生壁的剥离过程,而且可以看到竹纤维次生壁外层的微纤维与细胞轴向之间的夹角很小,几乎与轴平行;用原子力显微镜观察到次生壁外层完全剥离之后,纤维表面变得光滑;用多媒体显微镜能够较好地观察低倍数下纤维的分丝帚化。用这三种仪器结合起来观察纤维打浆过程中的细胞壁破裂情况,是一种研究磨浆机理的新方法。

偏光显微镜下毛竹材纤维细胞的分类

为更快捷简便地研究毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)J.Houz.)材纤维细胞特性,通过分析毛竹纤维细胞的偏光显微镜图像,对照电子显微镜的壁层结构形貌,提出了一种简单的分类方法。对纤维细胞特征进行定性分析后,依据厚壁层数量将竹纤维细胞分为3种类型,并将侧方纤维帽分为3个区域,统计各类型纤维细胞在各区域内的分布规律。此分类方法可作为一种简单快速的筛选和预判手段,有助于对纤维细胞进行更深层次的研究。

毛竹纤维细胞壁的黏弹性力学性能研究

以毛竹纤维细胞壁(BFCW)为研究对象,运用纳米压痕技术对BFCW的蠕变性能和松弛性能进行了研究。通过设计不同的加载方式,得到了纳米压痕的载荷与压入深度的关系曲线;通过拟合不同应变率的实验结果数据,计算得出了BFCW的蠕变应力指数。研究了BFCW在不同压入深度、加载速率、保载时间下的松弛行为,分析了不同的载荷、加载速率、保载时间对BFCW蠕变行为的影响。结果表明:BFCW纵向和横向具有不同的力学性质,在纵向表现出更明显的松弛特性和更强的抗蠕变变形能力;BFCW的蠕变行为随着压入载荷的增大愈加明显,表现为蠕变位移和蠕变速率增大;BFCW纵向的压入深度和蠕变位移量均比横向的小,在最大压入载荷为15mN时,其差值分别达到了24.96%和32.25%;BFCW的松弛模量、载荷松弛量与压入深度呈正比;BFCW纵向的松弛能力比横向的强,在加载速率为50nm/s时纵向载荷松弛量较横向高34.58%。

硫酸盐竹浆杂细胞含量对打浆性能的影响

本研究以硫酸盐竹浆为研究对象,探讨了杂细胞对打浆前后竹浆的纤维形态、打浆度、保水值及成纸性能的影响。结果表明,竹浆中杂细胞的含量会对竹浆打浆性能产生显著的影响。在相同打浆转数下,随着杂细胞含量的增加,竹浆打浆度、保水值和纤维扭结明显提高,竹浆纤维的卷曲度和分丝帚化程度下降。在相近打浆度下,随着杂细胞含量的增加,竹浆成纸的耐破指数、撕裂指数和耐折度呈下降趋势,抗张指数在杂细胞含量为3%时最佳,达78.3N·m/g。

竹材细胞壁水分研究进展

水分是植物材料不可分割的部分,与细胞壁材性紧密相关。研究水分与细胞壁之间的规律性,对细胞壁材料认知和高效利用意义重大。以竹材细胞壁水分为研究对象,综述了竹材纤维饱和点,不同尺度细胞壁水分特点、类型、作用机制,以及细胞壁水分的测试设备、测试方法等方面研究成果,分析了宏观尺度下吸湿解吸及滞后过程,阐明了竹材细胞壁水分变化特征,提出了竹材纤维饱和点研究的不统一性。针对竹材细胞壁水分分布、存在位置、变化规律以及与细胞壁的相互作用机制尚存在许多疑问,相关研究结论缺乏,期望加强基础研究,利用现有高新技术和先进研究方法,加大投入研究力量,为竹材细胞壁干缩湿胀、干燥基准、防霉防腐、耐久性等提供科学依据,推动竹材基础和应用研究的发展进程。

金佛山方竹细胞构成、形态及细胞壁层构造变异性

【目的】为探究金佛山方竹细胞构成、形态及其细胞壁层构造特征,揭示其随竹龄、竹秆轴向部位的变化规律以及与环境气候因素的相关性,从而丰富其基础解剖数据,促进金佛山方竹秆材资源的高值化利用。【方法】以1~5年生金佛山方竹天然植株为研究对象,采用传统切片法和富兰克林离析法制得永久横纵切片和离析单根纤维,通过光学显微镜和场发射扫描电镜观察并测量其组织比量、维管束、纤维细胞、基本组织薄壁细胞以及细胞壁壁层结构等特征。【结果】金佛山方竹基本组织占比(体积比)最大,为56.16%~65.92%;纤维组织占比次之,为27.69%~34.18%;输导组织占比最小,为6.40%~9.85%。维管束类型为开放型和半开放型,维管束密度、径向宽度和弦向宽度随竹龄、竹秆轴向变化差异均显著,宽度径弦比几乎一致,介于1.2~1.3之间。纤维细胞长度在1.7~2.1 mm之间,长宽比为110~133,属于长纤维等级。薄壁细胞形态多样,存在显著的竹壁径向差异。纤维细胞次生壁层数为奇数层,最高达9层,呈现出宽窄交替的特征;薄壁细胞次生壁层数也为奇数层,最高达9层,每层厚度近似相等,呈现出松紧相间的特征。竹壁不同位置的细胞壁层数存在差异性,但细胞壁最高层数随竹龄与竹秆轴向部位变化差异不显著。年平均降水量显著影响金佛山方竹的输导组织比量,呈负相关关系;气温显著影响维管束尺寸和薄壁细胞次生壁厚,前者呈负相关关系,后者呈正相关关系。【结论】金佛山方竹显微构造特征在竹龄和竹秆轴向部位两个变化模式下存在一定的构造差异性,但没有明显变化规律,3~4年生金佛山方竹显微构造特征相对趋于稳定。此外,环境气候因素与金佛山方竹解剖构造特征均存在一定的相关性,且与输导组织比量、维管束尺寸和薄壁细胞次生壁厚等存在显著相关性。

利用原子力显微镜表征竹纤维细胞壁横截面结构

竹纤维是竹材的主要承载单元,其构造影响着竹纤维乃至竹材的加工利用。笔者利用原子力显微镜(AFM)的Peakforce QNM模式及Tapping模式对1年生慈竹纤维细胞横截面结构进行表征,对壁层厚度进行准确测量。结果表明:原子力显微镜是表征竹纤维细胞横截面结构的有效工具,适合定位表征竹纤维细胞多壁层结构及壁层的模量分布差异,并能够准确测量壁层的厚度;竹纤维细胞壁层的模量不同,薄厚层相邻位置模量变化比壁层内大;竹纤维细胞壁层数量以及壁层厚度因纤维所在位置不同而改变。