微波-碱处理改善毛竹材孔隙结构及渗透性研究

竹材功能化改性效果与其自身的渗透性密切相关,运用物理或化学处理Cell Isolation方法疏松竹材细胞壁致密结构是提高竹材渗透性和功能化改性效果的重要手段。本文以毛竹材为研究对象,通过探索不同微波-碱处理条件对竹材孔隙率与染液渗透性的影响,阐明联合处理优化工艺条件;采用扫描电镜、高压压汞、傅里叶红外光谱及X射线衍射等测试手段对处理竹材微观形貌、孔隙结构、特征官能团和相对结晶度等进行表征与分析,探讨微波-碱处理改善竹材孔隙结构及渗透selleck激酶抑制剂性的机理;基于联合处理竹材渗入聚乙二醇(PEG),研究PEG的渗透分布情况及其复合材的相变储能特性,为竹材渗透改性处理与增值应用提供基础依据。(1)微波-碱处理改善竹材液体渗透性的优化工艺参数为:竹材初含水率50%,微波辐射时间1 min,碱处理时间40 min。微波处理竹材时,竹材内孔隙率与染液渗透性随竹材初含水率(30%~70%)和辐射时间(0.5-2 min)的增加先增大后减小。初含水率50%的竹材微波处理1 min时,整体孔隙率为59.7%、48 h染液增重率为76.7%。进一步碱处理时,竹材整体孔隙率与染液渗透性随碱处理时间(20-60 min)的增加逐渐提高。碱处理40 min时,竹材整体孔隙率为68.0%、3 h染液增重率可达129.6%,相对未处理材分别增大了 45.3%和641.8%。(2)微波-碱处理可丰富竹材内从毫米、微米至纳米尺度的多尺度孔隙。初含水率40%-60%的竹材经微波短时辐射产生的蒸汽压力可使竹材内薄壁细胞细胞壁(尤其是胞间层)甚至纤维细胞胞间层开裂、扩展形成毫米微米级裂纹。这些裂纹有助于碱液快速渗入竹材内部与细胞壁三大组分发生反应,导致竹材内半纤维素和木质素相对含量分别降低了 29.7%和21.0%,相对结晶度增加了 22.0%,总孔容、总孔面积、孔隙率和平均孔径分别提高了 160.0%、63.6%、74.6%和169.0%。维管束和薄壁组织内大量新增的裂纹和细胞壁纳米孔隙使得竹材液体渗透性得到显著提高。(3)微波-碱处理可有效提高高分子聚合物PEG在竹材中的渗透性能。PEG在真空浸渍条件下,可渗入联合处理竹材内的导管孔、筛管孔、薄壁细胞胞腔、细胞角隅以及微波-碱处理产生的多尺度孔隙中,浸渍增重率高达213.1%,远高于未处理材和微波处理材。PEG/联合处理竹材的熔化温度和结晶温度接近纯PEG,熔融焓和结晶焓分别为99.23 J/g和100.59 selleckchem CrizotinibJ/g。PEG与处理竹材之间存在毛细管力及氢键作用,可有效改善PEG熔融状态下的泄漏情况。