蒸汽爆破棉秆纤维形态及特性研究

论文摘要

木质纤维原料的蒸汽爆破处理过程是一个极为复杂的过程,其中包含着无数的化学反应和物质结构的变化。本研究通过蒸汽爆破法处理棉秆纤维,探讨处理的不同工艺参数对纤维的形态,物质的降解,转化和转移的影响,通过现代仪器分析寻找较为有利的工艺,为工业化生产无胶纤维板原料提供可行的信息。本研究的主要蒸汽爆破工艺参数有：蒸汽温度、处理时间、蒸汽爆破前棉秆原料的含水率以及综合蒸汽温度和处理时间的蒸汽爆破剧烈度。通过不同的参数配合探讨这些参数对爆破后纤维的影响。具体情况如下：在处理时间的影响方面,随处理时间的延长,爆破处理后的纤维,聚集度和纤维的细度都逐渐变小。纤维素相对结晶度上升。纤维、半纤维素得率降低,纤维素的得率没有太大的变化,木素和抽提物的含量上升。含水率的影响方面,含水率高的爆出纤维较为蓬松,而含水率较低的则密实；单个细胞的微观结构,含水率高的细胞的碎裂程度大,表面的木素复合体颗粒大；总体来看,含水率为55%的结晶度较高。在剧烈度S=4.08时,增加蒸汽温度就意味着降低处理时间,蒸汽温度越高处理时间就越短。纤维随温度变化差异不大,说明剧烈度对纤维的分离具有决定性的作用。转移后的木质素在温度较低时聚集成大团,温度较高时则比较均匀的分布在纤维的表面。相对结晶度则随温度的上升而下降。在整个蒸汽爆破处理过程中,木素经历了浸润、软化、降解、爆出和重聚的过程。综合分析纤维的形态,成分,微观形态,化学官能团的变化及纤维板生产的原料的要求得出,爆破处理条件为：S=4.08,温度为210℃,处理时间为7min含水率为220%的最适合纤维的生产。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1. 选题依据和意义
• 1.1.1 人造板行业原料扩展势在必行
• 1.1.2 木材资源日益紧缺
• 1.1.3 环保型纤维复合材料的迫切需求
• 1.2. 植物纤维蒸汽爆破技术国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3. 研究内容
• 1.3.1 蒸爆工艺对棉秆纤维形态及微观结构的影响
• 1.3.2 蒸爆工艺对棉秆纤维表面木质素转移的影响
• 1.3.3 蒸爆工艺对棉秆纤维结晶度的影响
• 1.3.4 蒸爆工艺对棉秆纤维化学组成的影响
• 1.3.5 蒸爆工艺对棉秆纤维中化学官能团的影响
• 1.4. 创新点
• 2. 实验材料及方法
• 2.1. 实验材料
• 2.2. 实验主要仪器设备
• 2.3. 实验方案
• 2.3.1. 试验流程
• 2.3.2. 试验方法
• 2.3.2.1. 原料粉碎及预处理
• 2.3.2.2. 蒸汽爆破
• 2.3.2.3. 蒸爆工艺对棉秆纤维形态及微观结构的影响
• 2.3.2.4. 蒸爆工艺对棉秆纤维表面木质素转移的影响
• 2.3.2.5. 蒸爆工艺对棉秆纤维结晶度的影响
• 2.3.2.6. 蒸爆工艺对棉秆纤维化学组成的影响
• 2.3.2.7. 蒸爆工艺对棉秆纤维化学官能团的影响
• 3. 实验结果分析
• 3.1. 蒸爆工艺对棉秆纤维形态及微观结构的影响
• 3.1.1 纤维筛分值
• 3.1.2 纤维的微观结构
• 3.1.3 结论
• 3.2. 蒸爆工艺对棉秆纤维表面木质素转移的影响
• 3.2.1 原料表面与爆破纤维表面比较
• 3.2.2 不同处理时间条件下爆破棉秆纤维表面形态比较
• 3.2.3 不同处理含水率条件下爆破棉秆纤维表面形态比较
• 3.2.4 相同剧烈程度不同处理温度条件下爆破棉秆纤维表面形态比较
• 3.2.5 结论
• 3.3. 蒸爆工艺对棉秆纤维结晶度的影响
• 3.3.1. X-射线衍射测定结晶度的基本原理
• 3.3.2. X-射线衍射结晶度分析
• 3.3.3. 运用FTIR对结晶度的验证
• 3.3.4. 结论
• 3.4. 蒸爆工艺对棉秆纤维化学组成的影响
• 3.4.1. 不同处理时间,对蒸汽爆破棉秆纤维化学成分的影响
• 3.4.2. 相同处理剧烈度下爆破棉秆纤维化学成分的变化
• 3.4.3. 结论
• 3.5. 蒸爆工艺对爆破棉秆纤维表面官能团的影响
• 3.5.1. FTIR原理
• 3.5.2. FTIR对纤维表面官能团的分析
• 3.5.3. HPLC对爆破液中化学物质的分析
• 3.5.4. 蒸汽爆破棉秆纤维过程中发生的主要化学反应
• 3.5.5. 结论
• 4. 蒸汽爆破后棉杆纤维对后期产品性能影响趋势
• 5. 总结论
• 6. 参考文献
• 详细摘要
• Abstract