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木质纤维对充填体力学特性的影响研究

现代矿业 2024年第2期40卷 1-5页

作者：徐敏徐路路石磊史洪健安徽开发矿业有限公司安徽省六安市237474

木质纤维材料凭借其强韧性、吸附性、组成元素简单的优势,在土木工程和环境工程领域得到广泛使用。为研究其作为添加剂对充填体力学性能的影响,通过充填体强度测试实验,结合SEM电镜扫描实验、EDS实验、XRD能谱分析实验,观察充填体内部... 详细信息

木质纤维材料凭借其强韧性、吸附性、组成元素简单的优势,在土木工程和环境工程领域得到广泛使用。为研究其作为添加剂对充填体力学性能的影响,通过充填体强度测试实验,结合SEM电镜扫描实验、EDS实验、XRD能谱分析实验,观察充填体内部水化反应程度。研究结果表明:在一定添加范围内,木质纤维提高了充填体的抗压强度,且作用效果随着灰砂比、料浆浓度的变化而改变;在应力-变形曲线峰前阶段,纤维充填体具有较高的弹性模量,在峰后阶段,纤维充填体具有较大的残余强度,能够储存的能量较高。充填体在失稳破坏后断裂而不垮,表现出良好的塑性变形;同时,木质纤维的添加利于充填体内部水化反应,内部絮状结构明显增多,增加了充填体的强度。

关键词：全尾砂胶结充填木质纤维单轴抗压强度 SEM-EDS

提高木质纤维生物炼制效率的纤维素酶生产策略

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生物质化学工程 2024年第3期58卷 48-56页

作者：何颖慧张慧贾惜文丁凯丽刘烙阳肖卫华中国农业大学工学院北京100083

纤维素酶是木质纤维生物炼制过程中的关键要素,木质纤维的高效酶解为其生物炼制提供了巨大的机会。如何提高纤维素酶的效价、降低酶解成本,从而实现高效的木质纤维生物炼制是当前关注热点之一。本文综述了纤维素酶的种类及其作用机理,... 详细信息

纤维素酶是木质纤维生物炼制过程中的关键要素,木质纤维的高效酶解为其生物炼制提供了巨大的机会。如何提高纤维素酶的效价、降低酶解成本,从而实现高效的木质纤维生物炼制是当前关注热点之一。本文综述了纤维素酶的种类及其作用机理,重点分析了纤维素酶的微生物来源,生产纤维素酶的发酵方式及诱导剂,产纤维素酶菌株的筛选与改造,并对利用纤维素酶的复配提升纤维素酶活力和利用纤维素酶的在线生产降低纤维素酶生产成本进行阐述,并提出了更好地实现纤维素酶生产成本控制的策略。

关键词：纤维素酶木质纤维生物炼制

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有机蒙脱土/木质纤维复合改性沥青性能研究

西部交通科技 2024年第2期 51-54页

作者：韦远明张大斌沈江涛广西交科工程建设有限公司广西南宁530007

为研究有机蒙脱土与木质纤维的耦合作用对沥青性能的影响,文章通过制备不同掺量下的有机蒙脱土/木质纤维复合改性沥青(OMFA),采用动态剪切流变仪(DSR)试验、弯曲梁流变仪(BBR)试验和傅里叶变换红外光谱(FTIR)试验,研究OMFA的高低温流变... 详细信息

为研究有机蒙脱土与木质纤维的耦合作用对沥青性能的影响,文章通过制备不同掺量下的有机蒙脱土/木质纤维复合改性沥青(OMFA),采用动态剪切流变仪(DSR)试验、弯曲梁流变仪(BBR)试验和傅里叶变换红外光谱(FTIR)试验,研究OMFA的高低温流变性能与微观组成。试验结果表明:有机蒙脱土和木质纤维均能改善沥青的高温稳定性和低温抗裂性;与采用单一改性(有机蒙脱土或木质纤维)的沥青相比,OMFA的流变性能均有明显提高,即有机蒙脱土与木质纤维的协同作用使得沥青性能进一步增强,且有机蒙脱土、木质纤维与沥青的耦合作用为物理反应。

关键词：道路工程改性沥青有机蒙脱土木质纤维流变性能

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木质纤维填充改性聚氨酯弹性体性能研究

材料科学与工艺 2022年第4期30卷 33-41页

作者：乔红斌张大伟陈文勇田雪梅金玲安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243002 马鞍山市安工大工业技术研究院高分子与固体润滑研究所安徽马鞍山243002

为了改善聚氨酯弹性体拉伸和热稳定性能,本文以环氧树脂改性木质纤维,再填充至聚氨酯(PU)弹性体中制得生物基复合材料,采用万能试验机、扫描电镜和热分析仪分别对复合材料的拉伸性能、断面形貌和热稳定性进行测试分析。结果表明:与未改... 详细信息

为了改善聚氨酯弹性体拉伸和热稳定性能,本文以环氧树脂改性木质纤维,再填充至聚氨酯(PU)弹性体中制得生物基复合材料,采用万能试验机、扫描电镜和热分析仪分别对复合材料的拉伸性能、断面形貌和热稳定性进行测试分析。结果表明:与未改性填充木质纤维复合材料相比,经水性环氧和E-51环氧树脂改性木质纤维分别填充4wt.%和2wt.%时,复合材料的拉伸强度分别由18.2 MPa提高至22.4和23.7 MPa,断裂伸长率分别由898%提高至1 124%和2 269%。其中,采用2wt.%E-51环氧树脂溶液改性木质纤维填充2wt.%时,与未改性木质纤维相比,其拉伸强度提高了6.3%,断裂伸长率提高4倍以上,这是由于环氧改性木质纤维提高了木质纤维与树脂基体间的界面相容性。失重率为5%时,与未填充PU相比,复合材料的分解温度由269℃升高至279℃,提高了3.7%。填充木质纤维可提高PU拉伸性能与热稳定性。

关键词：高分子材料聚氨酯弹性体木质纤维环氧树脂拉伸强度复合材料

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木质纤维细胞壁大分子取向研究进展

北京林业大学学报 2022年第12期44卷 153-160页

作者：金枝陈倩代琳心马建锋中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国际竹藤中心竹藤科学与技术北京市重点实验室北京100102

木质纤维细胞壁主要是由纤维素、半纤维素以及具网络结构的木质素交联形成的高度有序的三维立体结构,是植物最基本的力学承载单元。本文首先概述了国内外有关木质纤维细胞壁中纤维素、半纤维素和木质素3种结构大分子的模量、强度等微力... 详细信息

木质纤维细胞壁主要是由纤维素、半纤维素以及具网络结构的木质素交联形成的高度有序的三维立体结构,是植物最基本的力学承载单元。本文首先概述了国内外有关木质纤维细胞壁中纤维素、半纤维素和木质素3种结构大分子的模量、强度等微力学特性,其次就纤维素-半纤维素、纤维素-木质素以及半纤维素-木质素大分子间的交联结构、分子间的有序组装规律进行了总结。在此基础上,对比分析了光学显微成像、电子显微成像、原子力显微成像、显微红外光谱、线偏振显微拉曼光谱、和频振动光谱以及同步辐射X射线衍/射技术在细胞壁大分子取向研究过程中的异同点。重点讨论通过分子光谱化学成像技术揭示的木质纤维原料不同类型细胞以及同一类型细胞不同亚层中3种结构大分子取向排列规律。最后,展望了木质纤维原料大分子取向研究可能的发展趋势:系统表征木质纤维细胞壁纤维素超分子结构、三大组分间连接键类型、纤维素构象对半纤维素糖苷键及木质素芳香环有序组装的影响机制;在纳米尺度揭示木质纤维发育过程中,各类细胞壁中纤维素纤丝聚集体结构、取向和微力学变化规律;在细胞壁水平非破坏性地对木质纤维大分子取向进行三维立体成像和定量研究;基于分子结构表征、分子模拟和三维成像研究结果实现针叶、阔叶及禾本科植物纤维细胞壁骨架模型的构建。

关键词：木质纤维大分子取向大分子交联分子光谱成像

木质纤维聚合度对高透光率纤维素薄膜力学性能的影响

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中国造纸学报 2023年第1期38卷 1-8页

作者：李玉洁李冠辉侯高远胡招湘张德健方志强华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广东广州510640

以氢氧化钠-亚硫酸盐-蒽醌-甲醇(ASAM)法制备的高聚合度针叶木浆为原料,通过调控漂白时间和漂白剂用量制得形态相近、聚合度不同的4种木质纤维;随后,通过浸渍法将羧甲基纤维素钠(CMC)与上述纤维抄造的原纸复合,制得高透光率木质纤维/CM... 详细信息

以氢氧化钠-亚硫酸盐-蒽醌-甲醇(ASAM)法制备的高聚合度针叶木浆为原料,通过调控漂白时间和漂白剂用量制得形态相近、聚合度不同的4种木质纤维;随后,通过浸渍法将羧甲基纤维素钠(CMC)与上述纤维抄造的原纸复合,制得高透光率木质纤维/CMC纤维素薄膜(以下简称薄膜),并研究纤维聚合度对薄膜力学性能的影响。结果表明,在不显著改变纤维形态和结晶度的条件下,提高纤维聚合度可以显著提高薄膜的力学性能(抗张强度、韧性、耐折度、撕裂指数、耐破指数),而其光学性能无明显的变化规律,透光率介于87.9%~89.8%,雾度介于53.6%~64.1%。

关键词：木质纤维聚合度纤维素薄膜力学性能

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木质纤维和滑石粉混合填充PBS的制备及性能

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工程塑料应用 2022年第4期50卷 26-30,40页

作者：苗蔚程文喜张天羽宋伟强王宏森安顺利河南工业大学材料科学与工程学院郑州450001 河南海瑞祥科技有限公司河南平顶山467199

采用熔融共混法制备了聚丁二酸丁二酯(PBS)/木质纤维/滑石粉复合材料,其中PBS的质量分数固定为70%,其它为木质纤维和滑石粉。流变性能测试结果显示,木质纤维含量越高,复合材料的加工扭矩越大,并在木质纤维质量分数为25%时达到最高值。... 详细信息

采用熔融共混法制备了聚丁二酸丁二酯(PBS)/木质纤维/滑石粉复合材料,其中PBS的质量分数固定为70%,其它为木质纤维和滑石粉。流变性能测试结果显示,木质纤维含量越高,复合材料的加工扭矩越大,并在木质纤维质量分数为25%时达到最高值。扫描电子显微镜分析结果表明,木质纤维和滑石粉均匀分散在PBS基体中。X射线衍射测试结果可知,木质纤维的加入降低了基体树脂的结晶度,复合材料中滑石粉的层间距变小。差示扫描量热分析结果显示,滑石粉有利于复合材料的冷结晶,PBS/木质纤维/滑石粉复合材料的熔融峰和结晶峰比PBS/木质纤维复合材料和PBS/滑石粉复合材料的尖锐。力学性能测试结果显示,加入木质纤维可以提高复合材料的力学性能,当木质纤维质量分数为25%时,复合材料的力学性能达到最佳,此时复合材料的拉伸强度为11.1 MPa,断裂伸长率和缺口冲击强度达到最大值,分别为93.3%,3.56 kJ/m^(2)。土壤降解数据表明,木质纤维的加入显著提高了复合材料的降解速率,说明合适用量的木质纤维和滑石粉具有协同效应,能使PBS/木质纤维/滑石粉复合材料拥有更好的降解性能。

关键词：聚丁二酸丁二酯木质纤维滑石粉力学性能降解

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疏水木质纤维气凝胶的制备及其油水分离性能

中国造纸 2023年第9期42卷 11-19页

作者：徐媚江苏省造纸行业协会江苏南京210000

本研究以苯甲酰氯和不同碳链长度的脂肪酰氯(乙酰氯、辛酰氯和硬脂酰氯)为酯化剂、吡啶为催化剂,在二氯甲烷中对大豆茎秆气凝胶进行疏水改性,并对气凝胶的羟基取代度(DS)、多孔结构、压缩强度、水接触角(CA)、油水分离效果及循环使用性... 详细信息

本研究以苯甲酰氯和不同碳链长度的脂肪酰氯(乙酰氯、辛酰氯和硬脂酰氯)为酯化剂、吡啶为催化剂,在二氯甲烷中对大豆茎秆气凝胶进行疏水改性,并对气凝胶的羟基取代度(DS)、多孔结构、压缩强度、水接触角(CA)、油水分离效果及循环使用性能进行探究。结果表明,疏水酯化后气凝胶的孔隙率减少,导致其吸油倍率略微降低,但压缩强度和CA显著增加。乙酰氯改性气凝胶的DS值较高(1.07),但疏水效果不佳;空间位阻和共轭效应使得苯甲酰氯改性气凝胶的DS值较低(0.58),CA仅为91°,但压缩强度显著提高,为855 kPa;辛酰氯和硬脂酰氯改性气凝胶的DS值分别为0.88和0.64,CA分别为123°和144°,具有良好的油水分离效果和循环使用性。

关键词：木质纤维气凝胶液相反应疏水改性油水分离

木质纤维的萘酚类衍生物辅助预处理及其资源化利用

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木质纤维的萘酚类衍生物辅助预处理及其资源化利用

作者：刘曼晴南京林业大学

学位级别：硕士

生物质作为一种可持续的化石燃料替代物,主要由纤维素、半纤维素和芳香族木质素组成。然而,天然木质纤维素生物质的顽抗结构阻碍了生物质的高效转化,为了破坏致密的木质纤维基质,从抑制木质素的再聚合反应入手,希望通过对木质素的简单改... 详细信息

生物质作为一种可持续的化石燃料替代物,主要由纤维素、半纤维素和芳香族木质素组成。然而,天然木质纤维素生物质的顽抗结构阻碍了生物质的高效转化,为了破坏致密的木质纤维基质,从抑制木质素的再聚合反应入手,希望通过对木质素的简单改性,既能增强木质纤维素酶解,又能借助热解工艺实现木质素的资源化利用。因此在探究稀酸预处理过程中添加萘酚类衍生物影响预处理效果关键机制的基础上,比较萘酚类衍生物辅助不同预处理方法和对于不同纤维原料的纤维素转化率影响。同时针对预处理过程中产生木质素废液的问题,对其中含有的丰富木质素以高温热解的形式转化为生物油和生物炭,探究木质素结构修饰对热解特性和产物形成规律的影响。所得出的主要结论如下:(1)通过添加2-萘酚(2-naphthol,2-NA)及其羧酸衍生物辅助杨木的稀酸预处理,有效增强了物料中木质素的脱除率,从而促进了物料的纤维素酶水解率的提升。2-NA和3-羟基-2-萘酸(3-hydroxy-2-naphthoic acid,3H2NA)的添加使预处理后的物料产生更负的表面电荷,促进了纤维素与纤维素酶的有效结合,并且降低了预处理物料中残留木质素的分子量,抑制了稀酸预处理过程中木质素的再聚合反应,降低了纤维素酶与木质素的无效吸附。同时,2-NA和3H2NA的添加也降低了β-β结构含量和β-5结构含量,增加了总酚羟基含量,促进了预处理过程中木质素的解聚。另外,3H2NA的添加显著增加了木质素上羧酸基团的含量,证明了3H2NA在预处理过程中与木质素发生了反应。(2)在小麦秸秆、玉米秸秆和玉米芯这三种农业废弃物的稀酸预处理中添加3H2NA,物料的纤维素转化率都得到明显提升。此外,在玉米秸秆的稀酸预处理、水热预处理和有机溶剂预处理中添加3H2NA,物料的纤维素转化率也都有明显的提升。通过调整综合严重程度因子和3H2NA添加量进行玉米秸秆稀酸预处理的优化实验,得出结论:对于玉米秸秆,在180°C下,添加2%(w/w)的3H2NA辅助稀硫酸(1%(w/w))预处理2 h后的实验条件最优,最终达到的葡萄糖得率为69.01%,与单纯稀酸预处理组相比,增长率为31.99%。(3)通过添加萘酚类衍生物辅助有机溶剂预处理获得了纯度较高的有机溶剂木质素,其中酸不溶木质素占比接近木质素样品总量的90%。有机溶剂木质素样品的挥发分和固定碳含量远高于商业木质素(CL),同时具有较高的高位热值。添加萘酚类衍生物辅助有机溶剂预处理后得到的有机溶剂木质素的分子量减小,分散更均一。对有机溶剂木质素样品热解后,无添加剂的有机溶剂木质素生物焦炭比表面积和孔容最大;添加2-NA的有机溶剂木质素出油率最高(15%),其热解生物炭平均孔径最大;添加3H2NA的有机溶剂木质素成焦率最高(39%),热稳定性差,容易降解,其热解生物油的碳含量和高位热值最高。酚类、醛类和酯类是木质素生物油的主要成分,有机溶剂木质素热解有利于焦油中甲苯的生成。

关键词：木质纤维萘酚类衍生物预处理酶水解木质素热解