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《东华大学》 2011年
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黄、红麻纤维的木质素结构特征及其脱胶研究

颜婷婷  
【摘要】:黄麻和红麻纤维是麻纺织工业的主要原料之一。黄麻和红麻纤维的木质素含量高,导致纤维粗硬,因此决定了黄麻和红麻纤维主要应用于生产麻布、麻袋等低档产品。黄麻和红麻纤维中木质素的存在对于纺织染整加工过程也会产生不利影响。实际上,黄、红麻纺织加工中对纤维进行加工的主要目的就是研究如何在保护黄、红麻纤维中纤维素少受损伤的同时,尽可能多地去除黄麻和红麻纤维中的木质素。在纺织行业中,红麻常作为黄麻的代用品用来进行各种加工。 木质素是植物体次生代谢合成的一种天然有机高分子物质,在自然界中的含量仅次于纤维素。木质素是苯丙烷结构单元以醚键和碳碳键连接,而在木质素骨架侧链上有各种化学官能团,这些结构单元间的键型组成变化和化学官能团的差异,都会影响纤维的力学性质和化学反应性。因此如何正确制定黄麻和红麻纤维精细化加工工艺、及对黄麻和红麻纤维的研究和应用都有赖于深入研究黄麻和红麻纤维木质素的化学结构特征。 本文研究比较了黄麻和红麻纤维木质素的结构特征,并对木质素结构单元之间的连接方式和官能团含量进行了定量分析,从而对黄麻和红麻纤维木质素化学结构进行了更深入的研究,进而为阐明其各种反应机理提供可靠的理论依据。并应用生物酶和化学处理对红麻纤维进行脱胶,评价了纤维中木质素去除的效果并阐述了木质素结构在脱胶过程中的变化。本文的研究结果如下: (1)应用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱(1H-NMR)、核磁共振碳谱(13C-NMR)研究了自制的黄麻和红麻纤维磨木木质素的结构特征。结果表明,黄麻纤维和红麻纤维木质素的苯基丙烷结构单元的经验式分别为C9H9.27O3.52(OCH3)1.26和C9H9.66O3.79(OCH3)1.30。黄麻和红麻纤维的木质素中含有羟基、羰基、甲基等复杂的官能团,且含有相当数量的紫丁香基单元,其木质素结构归属于阔叶材木质素化学结构GS型。黄麻和红麻纤维磨木木质素中木质素结构单元愈创木基单元和紫丁香基单元间主要以醚键和碳碳键相互连接,互相连接的方式有如下几种:β-O-4结构、β-1结构、β-β结构、β-5结构。在这几种结构中,β-O-4和β-β结构比例较大,β-1和β-5结构,结构含量相对较少。黄麻和红麻纤维磨木木质素中β-O-4结构、β-β结构是属于非缩合型结构,而β-1结构、β-5结构属于缩合型结构。缩合型木质素结构的存在,增加了黄麻和红麻纤维中木质素结构的复杂性,缩合型木质素结构很难降解,红麻纤维磨木木质素中的缩合型结构较黄麻纤维多。 (2)通过化学方法和仪器分析方法对黄麻和红麻纤维木质素结构单元的比例进行了测定。从黄麻和红麻纤维的碱性硝基苯氧化反应产物液相色谱分析可知:黄麻纤维的非缩合型木质素结构中主要含有非缩合型紫丁香基丙烷结构(S)和非缩合型愈创木基结构(G);红麻纤维的非缩合型未质素结构中含有少量的非缩合型对羟基苯丙烷结构(H),绝大多数结构单元为非缩合型愈创木基结构(G)和非缩合型紫丁香基丙烷结构(S),其总量占非缩合型木质素结构单元的99%。黄麻纤维木质素的非缩合型愈创木基丙烷结构(G)约占7.56%左右,非缩合型紫丁香基丙烷结构(S)约占92.44%左右,其非缩合型S/G值约为12.22;而红麻纤维木质素的非缩合型愈创木基丙烷结构(G)约占10.6%左右,非缩合型紫丁香基丙烷结构(S)约占89.29%左右,其非缩合型S/G值约为8.4。通过裂解气相色谱-质谱联用法对黄麻纤维和红麻纤维磨木木质素的结构进一步分析得出:黄麻纤维木质素中三种结构单元(含缩合型及非缩合型结构单元)的比例H:G:S为0:26.08:73.92,S/G比值为2.835;红麻纤维磨木木质素中三种结构单元(含缩合型及非缩合型结构单元)的比例H:G:S为4.59:34.11:61.30,S/G比值为1.797。 (3)应用X-射线光电子能谱确定了黄麻和红麻纤维木质素的碳的结合态C1s各个子峰的电子结合能分别为284.6 eV(C-C或C=C),285.2 eV(C-H),286.5 eV(C-O),289.27 eV (O-C=O);氧的结合态O1s各个子峰的电子结合能分别为532.3eV(O1—碳氧单键中的氧原子),533.3 eV(02—碳氧双键中的氧原子)。相比黄麻纤维木质素,红麻纤维木质素中含有较多的碳碳键连接碳原子,较少的碳氢键连接碳原子,较少的醚键连接碳原子,较多的酯键或羧酸中的羰基碳原子。黄麻纤维木质素的O1/02比值高于红麻纤维木质素,说明黄麻纤维木质素含有更多的单键连接的氧原子。 (4)应用漆酶及漆酶/介体体系对红麻纤维进行脱胶处理,对单独使用漆酶、加入介体ABTS以及增加预处理工序的多种脱胶工艺进行了研究,测试了脱胶后红麻纤维的性能指标,并通过X-射线衍射、红外光谱、碱性硝基苯氧化产物的液相色谱分析评价了脱胶效果。结果显示,漆酶单独应用于红麻纤维的脱胶工艺效果不明显,必须加入介体ABTS、增加预处理工序才能发挥其作用效果。漆酶/ABTS处理后红麻纤维的结晶度提高。红外光谱分析可以知漆酶/ABTS方案脱胶后的红麻纤维的光谱图中木质素和半纤维素的主要特征峰强度下降,而大部分纤维素的特征峰强度增加了。由脱胶后纤维的碱性硝基苯氧化实验结果可以推论漆酶/ABTS脱胶方案有助于去除红麻纤维的木质素结构中非缩合型愈创木基丙烷结构单元及非缩合型紫丁香基丙烷结构单元。 (5)应用七种化学工艺对红麻纤维进行脱胶处理,并对脱胶后红麻纤维的分裂度及残余木质素含量进行了测试,通过X-射线衍射、红外光谱、扫描电镜、碱性硝基苯氧化产物的液相色谱测试等手段评价了七种化学工艺对红麻纤维脱胶处理的效果。化学脱胶后,纤维的结晶度提高。在氢氧化钠双氧水法或过碳酸钠法处理(CT1和CR1方案)的后道加入强氧化剂过氧单硫酸和过醋酸处理(CT2和CR2方案),再进行硫酸盐法煮练后(CT3和CR3方案),红麻纤维红外光谱图中纤维素特征峰积分面积相对值Ai/As之和逐步增加,木质素和半纤维素特征峰积分面积相对值Ai/As之和逐步减少,且纤维的木质素含量逐步减少,纤维的分裂度逐步增加。说明本试验所采用的七种方案均有明显的脱胶效果,且过氧单硫酸和过醋酸混合液作为一种新型的氧化剂,具有一定的脱除木质素效果。对CT1~CT3脱胶后的纤维进行碱性硝基苯氧化实验,发现CT1~CT3脱胶方案有助于去除红麻纤维的木质素结构中非缩合型对羟基苯丙烷结构单元和非缩合型愈创木基丙烷结构单元,并可能在脱胶过程中导致缩合型紫丁香基丙烷结构苯环C2,C5上的其他连接键被打断,形成更多的非缩合型紫丁香基丙烷结构单元。相比较而言,CTl方案更易于去除非缩合型愈创木基结构单元和非缩合型对羟基苯丙烷结构单元,CT2方案更易于去除非缩合型愈创木基结构单元,CT3方案更易于去除非缩合型对羟基苯丙烷结构单元和非缩合型紫丁香基结构单元。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TS123

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒲俊文,宋君龙,谢益民,顾瑞军;三倍体毛白杨木质素结构特性研究[J];北京林业大学学报;2002年Z1期
2 郑来久,郁崇文;红黄麻纤维化学改性及纺麻棉混纺纱[J];大连轻工业学院学报;2002年02期
3 何连芳,刘茵,郑来久,曹方;红麻微生物脱胶菌种的选育[J];大连轻工业学院学报;2001年03期
4 郑来久,刘剑宇;红麻全酶法脱胶工艺及机理研究[J];纺织学报;2004年01期
5 杨玲;KP竹浆过氧醋酸漂白初探[J];湖南造纸;2005年02期
6 詹怀宇,蒲云桥,岳保珍,伍红,黄干强;湿地松深度脱木素硫酸盐法蒸煮过程中木素结构的变化(I)——纸浆中残余木素结构的变化[J];造纸科学与技术;2001年01期
7 孔晓英,武书彬,吴创之,赵增立;蔗渣磨木木素(MWL)热解过程的初步研究[J];造纸科学与技术;2004年01期
8 杨崎峰;詹怀宇;王双飞;黄崇杏;;蔗渣爆破浆表面的XPS分析[J];造纸科学与技术;2006年04期
9 秦特夫;“I-214杨”心材、边材木质素的红外光谱、质子和碳-13核磁共振波谱特征研究[J];林业科学研究;2001年04期
10 秦特夫,黄洛华,周勤;杉木幼龄材与成熟材木质素的化学官能团和化学键特征研究[J];林业科学;2004年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 何建新;高级竹溶解浆粕的制备及其用于合成醋酸纤维素的研究[D];东华大学;2007年
2 金小娟;三倍体毛白杨的木素结构及其在制浆漂白过程中的变化[D];北京林业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘鑫宇;三倍体毛白杨木素结构的研究[D];北京林业大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 付月;李学龙;薛永常;;木质素合成酶基因F5H的克隆及其鉴定[J];安徽农业科学;2006年08期
2 杜兆芳,曹建飞,方木胜;黄麻酶脱胶工艺研究[J];安徽农业大学学报;2005年01期
3 沈志平,丁海刚;纯棉织物酶-氧退煮漂一浴法工艺探讨[J];北京纺织;2004年01期
4 胡定煜,罗爱芹,范丛林,傅若农;模糊聚类法用于聚乙烯材料的分类鉴别[J];北京理工大学学报;2000年03期
5 罗爱芹,牛桂玲,傅若农,孙玉芳,王显伦,金声;PGC 法研究空心微珠对高分子材料耐热性的影响[J];北京理工大学学报;1998年02期
6 蒲俊文,宋君龙,谢益民,顾瑞军;三倍体毛白杨木质素结构特性研究[J];北京林业大学学报;2002年Z1期
7 赵敏,杨谦,辛颖,朱世奇,慕庆峰;扁芝漆酶诱导与产生的初步研究[J];北京林业大学学报;2004年04期
8 李红,于志明;染料与木材结合机理的研究[J];北京林业大学学报;2005年04期
9 范丙友;胡诗宇;陆海;蒋湘宁;;毛白杨4-香豆酸:辅酶A连接酶可溶性原核表达及活性检测[J];北京林业大学学报;2006年02期
10 金小娟;谢益民;姜伟;蒲俊文;吴庆利;刘鑫宇;;三倍体毛白杨浆及其废液中木素的化学结构[J];北京林业大学学报;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 崔桂新;贾懿磊;刘士彧;杨利波;;竹原纤维预处理工艺参数探讨[A];第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2008年
2 王风贺;孙清;石晓坚;陈俏波;;绿色水处理药剂低膦水解聚马来酸酐的合成[A];第三届全国水处理化学品行业年会会议论文集[C];2007年
3 朱平;隋淑英;王炳;孙铠;;阻燃及未阻燃棉织物的热裂解[A];第六届全国印染后整理学术研讨会论文集[C];2005年
4 岳仕芳;许良英;於琴;;多功能复合酶在亚麻/粘混纺织物练漂工艺中的应用[A];传化杯第七届全国染整前处理学术研讨会论文集[C];2007年
5 苏旭;黎晓琼;;PyGC/FTIR在丁苯胶表面氧化产物分析中的应用[A];中国化工学会2005年石油化工学术年会论文集[C];2005年
6 李凯夫;彭万喜;黄素涌;范智才;丁明清;;抽提影响尾巨按木材干缩机理的研究[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第四分册[C];2005年
7 朱启红;伍钧;吴涛;孟晓霞;;木质素复合肥缓释特性研究[A];第九届中国青年土壤科学工作者学术讨论会暨第四届中国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2004年
8 潘文音;樊永明;王君;郭奉华;;麦草甲酸制浆漂白过程中木素结构变化的研究[A];中国造纸学会第十二届学术年会论文集(上)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘全校;碱法制浆黑液中木素综合利用的研究[D];天津科技大学;2001年
2 熊兴耀;苎麻体细胞杂交研究[D];湖南农业大学;2000年
3 王东香;工业硫酸盐木素用作土壤改良剂的研究[D];东北林业大学;2001年
4 刘向华;龙须草生物制浆机理研究及工厂化应用[D];湖南农业大学;2002年
5 罗世凯;PBX氟聚合物粘结剂的辐射效应研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2002年
6 黄彪;杉木间伐材的炭化理论及其炭化物在环境保护中应用的研究[D];南京林业大学;2004年
7 李海英;高含水率木材用胶粘剂与胶接技术的研究[D];东北林业大学;2004年
8 邱坚;木材/SiO_2气凝胶纳米复合材的研究[D];东北林业大学;2004年
9 黄金田;木材化学镀镍及木质电磁屏蔽材料的制备[D];北京林业大学;2004年
10 覃道春;铜唑类防腐剂在竹材防腐中的应用基础研究[D];中国林业科学研究院;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙永林;白腐菌降解木质纤维素过程中清除自由基物质产生研究[D];华中科技大学;2005年
2 罗开昆;磁性微球载体的合成及其对酶的固定化研究[D];华中科技大学;2005年
3 吴耿云;高沸醇木质素聚氨酯的合成及其性能研究[D];福州大学;2006年
4 陈新芳;油对水质稳定剂性能的影响及酶法处理含油污水的研究[D];北京化工大学;2007年
5 李守勉;杏鲍茹杂交后代耐高温优良菌株的筛选[D];河北农业大学;2005年
6 申明倩;木质单板类人造板胶合性能的研究[D];中南林学院;2004年
7 蒋玮;两种桉木APMP的制浆性能及制浆过程的研究[D];北京林业大学;2005年
8 张德荣;染色、阻燃胶合木制造技术的研究[D];北京林业大学;2005年
9 莫佳琳;蔗渣浆木素酶生物漂白的研究[D];广西大学;2002年
10 张业录;白腐菌在漂白废水污染控制中的应用[D];天津轻工业学院;2000年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋先亮,赖文衡,潘定如,殷宁,樊永明;三倍体毛白杨爆破浆的可漂性研究[J];北京林业大学学报;2000年06期
2 蒲俊文,宋君龙,姚春丽;三倍体毛白杨纤维形态变异的研究[J];北京林业大学学报;2002年02期
3 蒲俊文,宋君龙,谢益民,顾瑞军;三倍体毛白杨木质素结构特性研究[J];北京林业大学学报;2002年Z1期
4 赖文衡,樊永明,殷宁,潘定如;爆破法制浆技术研究[J];北京林业大学学报;1995年01期
5 姚春丽,蒲俊文;三倍体毛白杨化学组分纤维形态及制浆性能的研究[J];北京林业大学学报;1998年05期
6 李振华,董颀;苎麻快速化学脱胶技术研究[J];成都纺织高等专科学校学报;2000年04期
7 赵乐义;苎麻快速脱胶剂的研制[J];日用化学工业;2002年05期
8 顾民达;关于加快发展木材造纸的几点看法[J];中华纸业;1999年04期
9 李忠正;林纸一体化与中国主要速生人工造纸树种的制浆造纸性能[J];中华纸业;2001年07期
10 胡宗渊;用科学发展观思考我国造纸工业的发展[J];中华纸业;2005年03期
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1 管云玲;大麻碱氧一浴一步法短流程脱胶漂白新工艺研究[D];青岛大学;2003年
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1 刘银凤;;绿色方法提取绿色资源——对余甘树皮中单宁提取方法的研究[J];农村经济与科技;2008年12期
2 陈利民;齐帆;许文东;;有机硅涂层材料的研制与应用[J];精细与专用化学品;2010年08期
3 邱泽皓;袁素兰;任小军;王有治;;107硅橡胶pH值对有机硅密封胶性能的影响[J];有机硅材料;2010年06期
4 柴明侠;袁素兰;邱泽皓;邹百军;王有治;;时间对缩合型RTV有机硅密封胶硬度的影响[J];有机硅材料;2009年05期
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6 王清正,师彤,谢择民,孙羡,王金亭,李光亮;硅氮聚合物交联的室温硫化橡胶的研究Ⅰ.热稳定性的研究[J];有机硅材料;1994年06期
7 黄文润;缩合型室温硫化硅橡胶的配合剂(三)[J];有机硅材料;2002年03期
8 邵震宇;谢益民;周燕;杨志勇;;磨木木质素在硫酸盐法蒸煮过程中的降解及与木糖的缩合[J];林产化学与工业;2009年01期
9 李鲜英,张俊平;缩合型含卤多磷酸酯阻燃剂[J];山西化工;1998年03期
10 苏正涛,潘大海,郑俊萍,蔡宝连;单组分缩合型室温硫化氟硅橡胶的研究[J];有机硅材料;1996年05期
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1 孙其宁;秦特夫;李改云;;马尾松正常材及褐腐材磨木木质素化学官能团特征研究[A];第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C];2008年
2 蒲俊文;刘鑫宇;谢益民;金小娟;;三倍体毛白杨木素结构特性的研究[A];2004中国科协学术年会第十一分会场论文集[C];2004年
3 薛峰;王玮;;灌封胶耐γ射线辐射性能的研究[A];第一届中国核技术及应用研究学术研讨会摘要文集[C];2006年
4 楚红英;戴玉朵;刘治国;;大分子量磷酸苯酯类阻燃剂制备研究概况[A];2006全国阻燃学术年会论文集[C];2006年
5 周志平;颜德岳;;自缩合型加聚反应的动力学分析(超支化聚合物的分子参数和结构优化)[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2007年
6 苗蓉丽;;室温硫化有机硅粘接剂的应用与研究进展[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
7 贺贤璋;;国内特种纸用造纸化学品的现状和趋向[A];'2010(第十八届)全国造纸化学品开发及造纸新技术应用研讨会('2010全国造纸化学品开发与造纸新技术应用高层论坛)论文集[C];2010年
8 李小兰;朱卫东;;环保型FR-1覆铜板[A];第四届全国覆铜板技术·市场研讨会报告·论文集[C];2003年
9 黄慧萍;;两种硅橡胶手调操作的护理配合(Provilnovo的A类与Rapid的C类)[A];全国口腔科护理学术交流暨专题讲座会议论文汇编[C];2007年
10 刘洪山;;对近年来有机颜料行业发展情况的思考[A];第九届全国染料与染色学术研讨会暨信息发布会论文集[C];2004年
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1 本报记者 张九红;联手探索新材料产业基地的模式[N];中国高新技术产业导报;2002年
2 张虹河南省洛阳正骨医院;虎杖在慢性骨髓炎中的应用[N];中国中医药报;2007年
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1 颜婷婷;黄、红麻纤维的木质素结构特征及其脱胶研究[D];东华大学;2011年
2 朱超宇;麦草碱提取液中LCC的分级分离及其结构特性研究[D];南京林业大学;2008年
3 姜志钢;耐辐照硅橡胶研究[D];山东大学;2007年
4 李明飞;基于生物炼制的竹材组分分离及苄基化研究[D];北京林业大学;2012年
5 韩影;ZY加成型系列赝复硅橡胶的研究[D];第四军医大学;2007年
6 李晓娜;硅橡胶与丙烯酸树脂粘结的系列研究[D];第四军医大学;2007年
7 金小娟;三倍体毛白杨的木素结构及其在制浆漂白过程中的变化[D];北京林业大学;2005年
8 刘倩;基于组分的生物质热裂解机理研究[D];浙江大学;2009年
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1 孙九立;室温硫化硅橡胶口腔印模材料制备的研究[D];西北工业大学;2007年
2 郭京波;基于谱学方法的竹木质素化学结构分析[D];四川师范大学;2005年
3 赵翠峰;灌封用有机硅橡胶的制备与表征[D];浙江大学;2006年
4 刘虹;不同印模材料对铸造桩的精度及固位力的影响研究[D];青岛大学;2007年
5 苏峰峰;胞外酶对木质素降解及微生物群落演替的影响研究[D];湖南大学;2010年
6 郑军峰;摩擦聚合机理的研究[D];北京化工大学;2007年
7 谭静玲;药用大黄抗病毒活性成分的研究[D];湖北中医学院;2006年
8 周燕;硫酸盐法蒸煮过程中LCC的形成与降解机理的研究[D];山东轻工业学院;2006年
9 王凯歌;木质素热裂解行为的试验研究[D];浙江大学;2010年
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