用于复合材料的小麦秸秆纤维性能及制备工艺

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1、第28卷第9期农业工程学报Vol.28No.92012年5月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMay2012287用于复合材料的小麦秸秆纤维性能及制备工艺※潘刚伟，侯秀良，朱澍，王楠，赵展，黄丹（江南大学生态纺织教育部重点实验室，无锡214122）摘要：针对目前中国小麦秸秆利用率不高以及燃烧秸秆所带来的环境污染问题，该文研究了利用稀烧碱溶液处理小麦秸秆以制备用于复合材料的小麦秸秆纤维的性能及制备工艺，研究了氢氧化钠溶液质量分数、液固比、处理温度和处理时间等工艺参数与小麦秸秆纤维失重率的

2、关系，并对所制备的小麦秸秆纤维的强伸性能、表面性能进行了测试。结果表明，小麦秸秆经稀烧碱溶液处理（氢氧化钠质量分数4%、液固比30mL/g、处理温度100℃、处理时间60min）后制备的小麦秸秆纤维力学性能与原样相比没有明显损伤，但内、外表面结构均变得疏松，比表面积增大，滴水接触角变小，从而提高了聚合物聚乳酸对秸秆纤维的浸润性能，提高了二者之间界面的粘结性。该研究结果为利用小麦秸秆制备秸秆纤维增强聚乳酸复合材料提供参考。关键词：秸秆，纤维，力学性能，碱处理，微观结构，接触角，复合材料doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.09.047

3、中图分类号：S216.2；TS102.2文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-09-0287-06潘刚伟，侯秀良，朱澍，等.用于复合材料的小麦秸秆纤维性能及制备工艺[J].农业工程学报，2012，28(9)：287－292.PanGangwei,HouXiuliang,ZhuShu,etal.Preparationandpropertiesofwheatstrawfibersforcomposites[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(Transactions

4、oftheCSAE),2012,28(9):287－292.(inChinesewithEnglishabstract)[5]醇，但能耗大，难以产业化；HanGP等采用蒸汽爆破0引言法制备小麦秸秆纤维，改善了秸秆纤维与脲醛树脂之间9中国秸秆资源丰富，年产量高达7×10t，列世界第的界面粘合性能，但此种方法同样能耗大；Panthapulakkal一位，其中小麦秸秆1.1×109t，占秸秆总量的16%。小[6]S等采用质量分数为15%的氢氧化钠溶液提取得到小麦麦秸秆中含有纤维素35%～40%，半纤维素20%～30%，秸秆纤维（长度2.7mm），再运用注塑方法制备小

5、麦秸[1]木质素8%～15%。农业部发布的《全国农作物秸秆资秆纤维（颗粒状）增强聚丙烯复合材料，此种方法碱浓源调查与评价报告》[2]显示：截止目前，中国农作物秸秆[7]度过高，秸秆纤维长度短，增强作用有限；ZouY等利用率达到69%。其中，作为饲料利用占30.69%，作为以切断的全秸秆或分裂的小麦秸秆制备小麦秸秆增强聚燃料利用（含秸秆新型能源化利用）占18.72%，作为肥丙烯复合材料。由于聚丙烯不可降解，小麦秸秆增强聚料利用占14.78%，作为食用菌基料占2.14%，作为造纸丙烯复合材料存在环境问题。为解决以上问题，笔者拟等工业原料占2.37%。所以，富含纤维素

6、的小麦秸秆相当选用可降解、环境友好的聚乳酸为基体、细长状的秸秆一部分是焚烧处理，不仅造成资源浪费，而且严重污染纤维为增强体制备生态复合材料，但在前期研究中发现[2]环境，如何合理、高效地利用这些大量的可再生、可降未处理的小麦秸秆纤维与聚乳酸的粘结性差，无法成形。解、价格低廉的小麦秸秆资源，使其变废为宝已成为目因此，本文选用稀氢氧化钠溶液对小麦秸秆进行预处理[3]前研究的热点课题。韩鲁佳等介绍了秸秆是制浆造纸的以得到细长的秸秆纤维，优化碱处理工艺参数，并对碱[4]重要原料，特别是在中国；SunY等报道了以氨爆破法、处理后的秸秆纤维的强伸性能、表面性能以及与聚乳酸C

7、O2爆破法等预处理后的秸秆经水解、发酵后可制备乙制备复合材料的粘结性进行了测试，为利用小麦秸秆制备秸秆纤维增强聚乳酸复合材料提供参考。收稿日期：2011-07-28修订日期：2012-04-131材料与方法基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（JUSRP21102）；江南大学大学生创新训练计划（1009158）；江苏省科技支撑计划（农业）1.1材料（BE2011404）；江苏省高校科研成果产业化推进项目（JHB2011-27）；江苏小麦秸秆，收集于江苏无锡；聚乳酸纤维，海宁新省普通高校研究生科研创新计划项目（CXLX11_0499）；教育部长江学者和

8、能纺织有限公司；氢氧化钠