TEMPO氧化体系氧化蔗渣浆的性能及形貌分析-论文.pdf

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1、《造纸科学与技术》2012年第31卷第4期TEMPO氧化体系氧化蔗渣浆的性能及形貌分析木张倩付时雨李海龙詹怀宇倪冻林(华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州510640)摘要：本文以未漂蔗渣浆为原料研究了TEMPO氧化前后纸浆性能及形貌变化情况。研究结果发现，TEMPO氧化后未漂蔗渣浆的形貌及纤维形态发生了明显改变，氧化后纸浆成一种水凝胶状，同时，纤维长度较氧化前明显变短。此外，纸浆的性能在TEMPO氧化过程中也发生了较大变化，其纸浆的保水值、羧基含量以及细小纤维含量较氧化前明显增加，而纤维的结晶度则略微有所增加。关键词：蔗渣浆；TEMPO；氧化；

2、性能；形貌中图分类号：TS749．6文献标识码：A文章编号：1671—4571(2012)04-0027-042，2，6，6一四甲基哌啶氧自由基(TEMPO)是素(如：棉绒、细菌纤维素等)的研究，而对TEMPO一种具有稳定氮氧自由基结构的环状化合物，属于氧化未漂纸浆制备纳米纤维素的研究甚少。亚硝酰自由基类⋯。TEMPO在医药、塑料工业、农在本文中，我们以未漂蔗渣浆为原料，采用业、食品工业、化工及轻纺工业等领域都有着广泛的TEMPO—NaBr—NaCIO氧化体系对其进行选择性应用。由TEMPO／NaBr／NaCIO组成的氧化体系是氧化，并对制备的氧化纤维素进行

3、了一系列形貌特一个循环再生的氧化体系，体系中只需加入催化量征分析和性能表征，探讨TEMPO氧化体系氧化未TEMPO，反应就能很好地实现。TEMPO—NaC10漂蔗渣浆制备纳米纤维素的可能性，为后续的纳米一NaBr氧化体系具有选择性高、反应条件温和、反纤维素的制备奠定理论基础。应速率高和避免降解等优点。该氧化体系能选1实验部分择性地氧化糖类物质的伯羟基，可通过氧化纤维素的c位伯羟基产生醛基和羧基，对纤维素进行改1．1原料性。实验所用蔗渣浆为实验室自制。自1993年Davis等首次进行了TEMPO体系1．2实验仪器与药品氧化糖类伯羟基的研究以来，人们对该体系的催

4、化1．2．1实验仪器氧化性能进行了大量的研究。deNooy和Besemer搅拌器、2L烧杯、紫外分光光度计(1cm石英比等首先将TEMPO—NaCIO—NaBr体系应用于水色皿)、顶空气相色谱、扫描电镜、x射线衍射、冷冻溶性多聚糖的选择性氧化。Chang和Robyt等采离心机、烘箱。用TEMPO氧化体系氧化水溶性天然多糖及其衍生1．2．2药品物和水不溶性天然多糖(如纤维素和甲壳素)。近TEMPO购于阿拉丁公司；氯酸钠、溴化钠和氢年来，Isogai和Saito等¨研究了TEMPO氧化体氧化钠均为分析纯。系对各种纤维素材料的氧化性，并采用此体系氧化1．3TEMP

5、O氧化实验天然纤维成功地制备出了纳米纤维素。TEMPO氧TEMPO氧化反应在2L的玻璃烧杯内进行，在化体系已被广泛的应用于纳米纤维素制备的研究反应过程中采用搅拌器进行连续的搅拌。TEMPO中。但在已有文献中，关于TEMPO氧化制备纳米氧化反应条件如表1所示。纤维素的报道仍然主要是针对漂白木浆和纯化纤维作者简介：张倩，女，硕士研究生，研究方向：制浆化学与生物化学。通讯作者：李海龙，男，博士，副教授，研究方向：制浆化学与生物化学。{基金项目：国家自然科学基金(21006034)；中国博士后基金(20110490890)资助项目。27PaperScience＆Te

6、chnology2012Vo1．31No．41．4纸浆打散1．5．5x射线衍射分析准确称取相当于绝干浆1g经氧化洗涤后的纸样品的x射线衍射分析在德国Bruker公司D8浆，将其放入打散器内，再加入200mL去离子水，打ADVANCE型x射线衍射仪上测定。测试条件：铜散3rain后，转移到玻璃烧杯中。将打散后的样品放靶，LynxExe阵列探测器，40kV，40mA，扫描步长在6。c下储藏，用于进一步分析。0．02。，扫描速度17．7s／步。1．5纸浆形貌特征及性能分析由于研究样品为天然纤维素(纤维素I)，因此1．5．1纤维分析”其结晶度计算可采用峰强度法，计算

7、公式如下：TT-准确称取0．1g绝干浆样，将其加入50mL水中IX=—1002Amorph——————×100进行疏解。将疏解后的浆加入1000mL的容量瓶。looz中，加水稀释到1000mL，定容后用100mL的容量式中：IAmorphm20=18．0。的衍射强度，表示无定形区瓶取100mL溶液加入另一个1000mL的容量瓶中，的衍射强度；加水稀释到1000mL，定容后每次取100mL溶液进loo2—002晶面的衍射强度，表示结晶区的衍射行分析。纤维分析采用kajaaniFS300纤维分析仪。强度。1．5．2保水值的测定2结果与讨论先将相当于绝干浆1g的纸

8、浆稀释成浆浓1％左右，然后将样品放到离心管中，在5~