轻木细胞壁超微结构与力学性能关系研究

作     者：李柬龙 陈胜 李海潮 张逊 许杜鑫 史梦华 许凤 Li Jianlong;Chen Sheng;Li Haichao;Zhang Xun;Xu Duxin;Shi Menghua;Xu Feng

作者机构：林木生物质化学北京市重点实验室北京林业大学材料科学与技术学院北京100083 泰格林纸股份有限公司国家级技术中心湖南岳阳414002 

出 版 物：《北京林业大学学报》 (Journal of Beijing Forestry University)

年 卷 期：2022年第44卷第2期

页      面：115-122页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082201[工学-制浆造纸工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(2217080512) 高等学校学科创新引智计划项目(B21022) 中央高校基本科研业务费专项(PTYX202141)。 

主　　题：轻木 木聚糖 乙酰化 超微结构 微纤丝 力学性能 

摘      要：【目的】研究轻木化学组成、纤维细胞壁分层结构和纤维素聚集态结构,探究其对力学性能的影响,为厘清轻木细胞壁超微结构与力学性能之间关系,提高其利用附加值奠定理论基础。【方法】将轻木与我国常见阔叶木树种杨木进行对比研究,采用水解法分析两者的化学组成;用透射电子显微镜、共聚焦拉曼显微镜等表征纤维细胞壁分层结构、微区化学和纤维素聚集态结构特征。【结果】轻木与杨木乙酰基质量分数分别为9.52%和5.61%。轻木纤维细胞壁S3层厚度占细胞壁总厚度的5.49%,比杨木的(3.86%)高。轻木纤维细胞次生壁中微纤丝角最大为30°,比杨木的(40°)小。轻木胞间层、S2层中微纤丝取向排列比杨木相应壁层更加规整。【结论】与杨木相比,轻木木聚糖的乙酰化程度、细胞壁分层结构、纤维素聚集态结构均有明显差异。轻木木聚糖的乙酰化程度更高,纤维细胞壁S3层厚度占细胞壁总厚度的比例更高,S2层中微纤丝角更小,胞间层和S2层中微纤丝排列更加规整。以上发现从化学结构和超微结构方面解释了轻木高强轻质的主要原因,为解译木材细胞壁化学组成和超微结构与力学性能关系以及轻木的高值化利用提供了重要的理论参考。