氯化胆碱/尿素预处理水稻秸秆及其解离纤维结构性能的表征

采用氯化胆碱/尿素低共熔溶剂(DES)体系预处理水稻秸秆,协同盘磨机械均质化处理对秸秆纤维进行解离,当DES添加量为秸秆质量的1.5%、2.5%、3.5%、4.5%时,制备的解离纤维浆料分别标记为DES-1.5%、DES-2.5%、DES-3.5%和DES-4.5%,并以未添加DES处理得到的样品为对照样(CK)。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜和荧光显微镜对解离纤维的性能进行表征,通过NREL法分析不同DES添加量处理的解离纤维的化学组分,并计算盘磨机械能耗及解离纤维的成膜力学性能。结果表明:DES体系协同盘磨机械均质化预处理可通过氢键的竞争作用破坏LCC的连接,从而促进秸秆纤维的解离,利于纤维分丝帚化。与CK相比,当DES添加量为3.5%时,微纤丝角和结晶度分别由35.84°、41.3%提高至47.61°、50.1%,木质素质量分数下降了5.3个百分点,且秸秆纤维表面层断裂加剧,盘磨加工能耗降低了160 kW·h/t,该条件下制备的秸秆纤维地膜加权力学性能最好。荧光显微镜观察结果表明DES预处理可加速木质素向秸秆纤维表层的迁移和溶出。