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  • 科研工作

    木材纖維素非結晶區水分分布及其結合關系研究
    研究動態 賀春光 2017/01/08 18:12

     

    木材纖維素非結晶區水分分布及其結合關系研究

    項目名稱:木材纖維素非結晶區水分分布及其結合關系研究(31260157)  

    項目負責人:薛振華 教授  

    項目參加人:馮利群 教授  

                           劉俊英副 教授         

                           郝一男 博士         

                           賀勤 博士         

                           解云煥 碩士         

                           梁宇飛 碩士         

                           張龍 碩士         

    一、項目主要研究內容:

    .不同預處理方法對纖維素結構的影響

    將纖維素分別用一定濃度的NaOH和鹽酸進行處理,然后用XRD對其結構進行檢測,同時利用謝利(Scherrer)公式和Bragg方程分別計算晶面尺寸和晶面層間距。         

    .纖維素結晶區水分吸附的時域核磁共振研究

    通過重水質子置換,通過NMR測試質子弛豫過程,構筑纖維素的結構模型,測試水分子的吸著狀態與分布。         

     

    ?         

    .時域核磁對纖維素中水分狀態及結合關系研究

    .吸濕過程中水分狀態分析

    .纖維素與水分結合關系分析

    .納米纖維素的結構與性能表征分析

    .顯微結構與超微結構分析

     

     

     

    .XRD、TG、FTIR分析

    .實體木材的吸濕的熱力學特性

    .吸濕及吸濕熱力學分析

     

     

    .解吸及解吸熱力學分析

     

    .解吸及解吸熱力學分析

     

     

     

    .纖維素吸濕過程的數學模型

    .靜態吸濕的數學模型

    .解吸過程中活性吸著點數量分布的數學模型

    Ⅶ.纖維素分子鏈及其與水分子相互作用的鏈態空間模型

     

    ⅰ.纖維素預處理分子模型

     

    ⅱ. 無定形區纖維素的分子模擬

     

     

     

     


     

     

     

     

     


     

     

     

     

    二、取得的主要研究進展


     

     

     

    (a)通過纖維素預處理及納米纖維素的制備與表征,建立了纖維素晶區處理前后的鏈態分子結構模型大地彩票平台官网,解釋了處理前后纖維素的結晶度、晶區寬度、衍射峰強度和位置等特征值的變化大地彩票平台官网。         

    (b)通過重水置換并借助NMR測試表明大地彩票平台官网,木材細胞壁中化合水含量很少,弛豫時間一般在幾十微秒內就很快衰減到零,結合水和自由水的弛豫時間分別為幾毫秒、十幾毫秒到幾百毫秒之間;木材吸濕過程中當單分子層水分吸附飽和后大地彩票平台官网,多分子層水分開始吸附,結合水T2時間明顯增大,多分子層水分流動性要比第一分子層流動性強;吸濕過程中纖維素無定形區不穩定氫鍵因水分吸附而被破壞大地彩票平台官网,且形成多分子層水分吸附大地彩票平台官网,纖維素發生潤脹大地彩票平台官网,使纖維素微孔隙孔徑增大,毛細作用對水分的運動限制減弱大地彩票平台官网,使孔隙中的水分運動更自由大地彩票平台官网。         

    (c)通過對木材吸濕性的熱力學分析表明,木材吸著熱和木材平衡含水率(MC)成負相關關系大地彩票平台官网,水分子進入纖維素分子鏈中所形成的氫鍵分布不均勻。在第一階段過渡到第二階段時出現了一個極小值對應著單分子層的水分吸著達到最大,第三階段木材吸著熱有增大的趨勢,是在水蒸氣分壓增大的情況下,水分子與纖維素分子鏈間形成氫鍵的分布趨于均勻化所致大地彩票平台官网;在解吸過程中大地彩票平台官网,在較低的MC時,木材中的水分脫離吸著點所需的功比解吸到較高MC所需的功要多大地彩票平台官网;隨著木材MC的升高大地彩票平台官网,分子排列有序性比低MC的木材低,熵值也較低。         

    (d)通過纖維素及納米纖維素的吸濕及解吸過程研究,建立了等溫吸濕過程活性吸著點分布的數學模型及解吸過程中任意熱力學平衡態下活性吸著點分布以及吸著熱計算的數學模型大地彩票平台官网。通過計算表明,水分子進入纖維素非結晶區后,基本以單分子層分布,且有50%~75%的吸著點吸附水分子。         

    (e)通過纖維素分子鏈與水分子的作用研究,借助Mater Studio軟件建立了吸濕過程中大地彩票平台官网,不同數量水分子進入纖維素非結晶區分子鏈上的鏈態空間結構模型。         

     

     

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