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天然竹纤维的提取及其结构和化学性能的研究

徐伟  
【摘要】:我国竹类资源丰富,而竹子本身具有生长迅速,再生能力强,成材期短的特点,因而具有广阔的开发利用前景。竹材的最新应用是:利用竹材制造复合材料,利用竹浆造纸和制造粘胶纤维,将提取的天然原竹纤维用做纺织原料。竹浆粘胶纤维在我国已经实现了工业化生产,原竹纤维的生产也形成了小批量生产的规模。至今为止,有关天然原竹纤维的形态结构和化学性能的报道还很少。开展这方面研究,对采用合适的方法提取竹纤维素,对纺织印染加工和纤维鉴别具有指导作用。 本文用烧碱处理法从粗竹纤维中提取天然竹纤维,用双氧水、过醋酸钠、亚氯酸钠漂白竹纤维。通过失重率、白度的测定和扫描电镜、傅立叶红外光谱、紫外吸收光谱、广角X射线衍射、热重-差热等分析方法,研究了烧碱处理、漂白工艺条件及方法对脱胶去杂程度、纤维白度以及结构性能的影响。研究结果表明,常温烧碱处理脱胶去杂效果较差,竹纤维不宜分离;高温烧碱处理下竹纤维的失重率高,脱胶去杂效果好,竹纤维易于分离,但过高温度和烧碱浓度极易引起纤维素的降解。烧碱处理后再漂白处理可以得到较好的白度。三种漂白工艺中,亚氯酸钠的漂白效果最好,过醋酸次之,双氧水处理效果一般。在本研究中,提取所得竹纤维为纤维素Ⅰ。 本文还对提取的竹纤维进行了烧碱处理或改性和酸水解试验。研究表明,烧碱处理过程中,提取的慈竹纤维在烧碱浓度超过250 g/L,毛竹纤维在烧碱浓度超过190 g/L时,纤维素逐渐由纤维素Ⅰ向纤维素Ⅱ转变,说明提取的竹纤维有别于市售天然竹纤维和棉纤维。酸水解过程中,提取的酸纤维失重率随硫酸浓度的增大、温度的升高及时间的延长而增大。提取的两种竹纤维的水解速率常数均高于棉和亚麻的水解速率常数。 最后用扫描电子显微镜、红外光谱、广角X衍射图谱、差热热重分析等对提取的天然竹纤维的结构进行了表征,并与其他纤维素纤维,特别是市售天然纤维素纱线进行了比较。研究结果表明,提取的竹纤维截面近似实心圆形,而市售天然竹纤维截面呈椭圆形且有胞腔;提取后竹纤维和市售竹纤维的结晶度和密度也不同。红外光谱、


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