棉浆粕纤维素的超声波处理

用超声波对棉浆粕纤维素进行活化处理 ,通过SEM、FTIR、WAXD研究了处理前后纤维素的形态、结构和结晶性能 ,并观测了其溶解情况和降解情况。结果表明 ,超声波作用能有效地破坏纤维素分子中的氢键 ,降低其结晶程度和规整度 ,而且能提高纤维素在LiCl/DMAc溶剂体系中溶解性能的同时基本不造成降解。对超声波处理纤维素的作用机理进行了初步探讨。

预处理溶剂对纤维素预处理效果的影响

分别采用丙酮(CH3COCH3)/NaOH、乙醇(EtOH)/NaOH等10种化学试剂体系对纸浆纤维素进行预处理,通过R-10值和保水值(VWR)的测定,比较各化学试剂体系对纤维素平均聚合度和可及度的影响,然后选出预处理效果好的纤维素进行XRD和FT-IR测试,研究对应的体系对纤维素结晶构造、官能团和氢键的影响。结果表明:NaOH/H2O2/H2O、乙二醇(EG)/H2O2/H2O、EtOH/NaOH、CH3COCH3/NaOH这4大体系预处理纤维素的效果要好于其它体系;纤维素经NaOH/H2O2/H2O、EG/H2O2/H2O和EtOH/NaOH体系处理后,结晶度由65.3%分别下降为61.3%、63.7%和49.8%,分子间氢键相对百分数由61.5%分别降为58.7%、58.2%和50.3%,但晶型没有发生变化,而经丙酮/氢氧化钠体系处理后,晶型发生了改变,结晶度降低了18个百分点,分子间氢键相对百分数下降了14.7个百分点。

冻融循环对甲壳素溶解性的影响

甲壳素具有许多独特的性质,但不能溶于常规溶剂,极大地限制了其广泛应用,提高其溶解性成为迫切需要解决的问题。对甲壳素和浓NaOH混合物进行反复冻融处理,慢速冷冻/低温解冻的冻融循环处理过程中冰晶的反复形成和重结晶作用,能够破坏甲壳素凝聚态特别是晶态结构,促使甲壳素溶于一定浓度的NaOH溶液中。探讨了冻融次数、冷冻温度、NaOH浓度和甲壳素与溶剂的比例分别对溶解性的影响。结果表明,-18℃、40%NaOH(甲壳素∶水=1∶4,W/V)经过3次冻融循环处理,可以形成均一、透明的甲壳素均相溶液,甲壳素终浓度约为4%,NaOH终浓度约为10%,为用均相脱乙酰法制备半脱乙酰水溶性甲壳素提供前提。结果表明,冻融循环处理能显著降低甲壳素分子内和分子间强氢键相互作用,破坏甲壳素分子致密的晶体结构,使分子结构紊乱,从而为制备水溶性甲壳素提供了可能。

纤维素降解辅助蛋白及其作用机理研究进展

化石燃料的日渐枯竭及环境污染的日益严重使得生物质原料的资源化、能源化利用受到广泛关注。木质纤维素是地球上最丰富的可再生生物质,其通过生物转化可获得多种燃料和化学品,而纤维素难以有效糖化是木质纤维素生物转化的主要瓶颈。本文介绍了某些纤维素非降解性辅助蛋白提高纤维素酶解效率的相关研究进展,重点分析了近些年发现并研究较多的裂解性多糖单加氧酶(AA9和CBM33)、纤维二糖脱氢酶(CDH)、扩展蛋白(expansin)、膨胀素(SWOI)等几种纤维素辅助蛋白及其协助纤维素降解的机理,总结出这些辅助蛋白主要是通过促进木质素或半纤维素降解以及破坏纤维素的氢键网络和结构来协同纤维素酶催化纤维素的糖化降解。通过以上概括和评述,认为这些辅助蛋白虽然一定程度上可以促进纤维素的酶解,但其研究和应用还仅限于实验室基础研究,如何将其有效并廉价应用于木质纤维素生物转化的工业过程还面临着巨大挑战。指出相关研究工作的重点还需要从廉价而有效的蛋白筛选与构建、协同作用机理解析、过程优化与强化等方面深入开展。

红外光谱法测定聚乙烯醇结晶度的研究

基于红外光谱技术,通过计算聚乙烯醇(PVA)在1 142,1 093 cm–1处的吸收峰面积,建立了一种测定PVA结晶度的傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析方法。对比分析了不同制样方法所得的FTIR谱图;探讨了氢键对PVA结晶度的影响。结果表明,FTIR分析方法能有效测定PVA的结晶度;采用薄膜法制样更适合所建立的FTIR分析方法;延长退火时间、升高退火温度能减弱氢键对PVA结晶度的影响。

稀硫酸预处理对棉纤维素聚合度的影响

探讨稀硫酸预处理对棉纤维素聚合度和结晶结构的影响。结合广角X射线衍射仪和红外光谱仪的高斯函数分峰拟合法,研究了酸预处理后棉纤维素的晶型和氢键模式的变化。结果表明:稀硫酸预处理60 min后,棉纤维素聚合度由1621降低到431,结晶度由80.35%增加到83.28%,棉纤维素在NMMO溶液中的溶解度从2%提高到7%。认为:稀硫酸预处理可以明显降低棉纤维素的聚合度,进而提升其溶解度。

探头式超声辅助碱性H_(2)O_(2)处理对蔗渣纤维素影响

采用探头式超声辅助碱性H_(2)O_(2)处理蔗渣,探讨NaOH质量分数、H_(2)O_(2)质量分数、反应时间及反应温度对蔗渣纤维素含量和结晶度影响,同时用SEM、FTIR和固体核磁分析处理后蔗渣微观形态结构,并用HPLC测定纤维素、半纤维素和木质素含量。结果表明,NaOH质量分数10%,H_(2)O_(2)质量分数0.9%,反应时间80 min,反应温度200℃,超声功率200 W及超声时间20 min处理蔗渣,纤维素含量(91.63±3.03)%,结晶度(73.08±0.72)%,分别提高45.19%和18.2%;SEM表明蔗渣表面出现沟壑;FTIR表明纤维素特征峰增强,木质素和半纤维素特征峰和固体核磁信号峰减弱。说明探头式超声辅助碱性H_(2)O_(2)较完全降解蔗渣木质素和半纤维素,提高纤维素含量,增加其有效接触面积。

高浓度H_(2)O_(2)浸泡联合不同时长超声处理核桩对纤维桩-树脂界面黏结强度的影响

背景:采用H_(2)O_(2)直接浸泡纤维桩可增加纤维桩与复合树脂之间的黏结强度,但所需时间较长。目的:比较单纯H_(2)O_(2)处理或合并不同时长超声清洗核桩后对纤维桩-树脂界面黏结强度的影响。方法:取65支玻璃纤维预成根管桩,分为5组,每组13支:A组进行单纯硅烷化处理;B组浸泡于体积分数30%H_(2)O_(2)溶液15 min后进行硅烷化处理;C组浸泡于体积分数30%H_(2)O_(2)溶液同时进行超声荡洗2 min,最后行硅烷化处理;D组浸泡于体积分数30%H_(2)O_(2)溶液同时进行超声荡洗5 min,最后行硅烷化处理;E组浸泡于体积分数30%H_(2)O_(2)溶液同时进行超声荡洗15 min,最后行硅烷化处理,扫描电镜观察各组纤维桩表面形态。利用PP塑料吸管作为外部塑性支架,内部填充树脂黏结材料并插入处理后的纤维桩制成试件,应用金刚石砂轮机在每个纤维桩试件上切下1.5 mm厚度的3枚薄片,进行推出实验,解剖镜下观察薄片断裂情况。结果与结论:①扫描电镜显示,A组纤维桩表面较平滑,可见少量暴露于表面的断裂玻璃纤维;B组纤维桩表面较粗糙,大量浅层玻璃纤维暴露于表面并断裂,可见大量玻璃纤维断裂后遗留的凹槽,凹槽内部较为平滑;C组纤维桩表面较粗糙,可见少量断裂的玻璃纤维及遗留的凹槽,凹槽内部粗糙;D组纤维桩表面粗糙程度大于C组,可见大量断裂的玻璃纤维及遗留的凹槽,凹槽内部较粗糙;E组纤维桩表面粗糙程度与D组相仿,可见大量断裂的玻璃纤维及遗留的凹槽,凹槽内部较平滑;②推出实验结果显示,C组黏结强度大于A、B、E组(P<0.05),D组大于E组(P<0.05),其余组间比较差异无显著性意义(P>0.05);③C、D组的薄片断裂方式与A组比较差异有显著性意义(P<0.05);④结果表明,体积分数30%的H_(2)O_(2)联合超声波荡洗2 min处理纤维桩可以显著提高纤维桩-树脂界面的黏结强度。

氢键给体和受体对纤维素醚复合薄膜后处理的影响研究

纤维素醚是一类水溶性大分子,它可以作为氢键受体和聚丙烯酸(PAA)形成氢键复合物。利用层层组装的方法制备出羟乙基纤维素(HEC)与PAA的界面复合薄膜,选取氢键给体单宁酸(TA)和氢键受体甲基纤维素(MC)、羟丙基纤维素(HPC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVPON)溶液分别对薄膜进行浸泡后处理。研究表明浸泡后处理是一个动态的过程,会改变薄膜的厚度和组成,对于薄膜的实际应用具有指导意义,为多组分复合薄膜的制备提供了新思路。