玉米皮纤维素提取、改性及应用研究

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以预处理玉米皮为原料,建立了超声辅助碱过氧化氢法提取玉米皮纤维素的方法,在单因素实验基础上,采用Box-Benhnken中心组合实验进行优化,确定了玉米皮纤维素提取的最佳工艺条件为:超声温度为70℃,超声时间为70 min,超声功率为200 W,NaOH质量分数为8%,H2O2体积分数为0.7%,料液比为1:30 g/mL,在此条件下纤维素含量为83.34%。对玉米皮纤维素的结构进行了分析,红外光谱分析表明半纤维素和木质素峰明显减弱,具有典型纤维素峰;X-射线衍射分析表玉米皮纤维素的结晶结构未发生变化;扫描电镜分析表明玉米皮纤维素表面发生聚集形成褶皱结构;粒度分析表明平均粒径为111.0 μm;热分析表明玉米皮纤维素的最大热分解温度328℃,具有一定的热稳定性。以玉米皮纤维素为原料制备了乙酰化玉米皮纤维素,在单因素实验基础上,采用Box-Benhnken中心组合实验进行优化,确定了乙酰化玉米皮纤维素制备的最佳工艺条件为:料液比为1:5 g/mL、反应温度为40℃、反应时间为2.5 h、浓硫酸用量为10%,在此条件下取代度为2.92。对乙酰化玉米皮纤维素的结构进行了分析,红外光谱分析表明玉米皮纤维素的羟基被乙酰基取代;X-射线衍射分析表明经乙酰化反应后,结晶结构发生改变;扫描电镜分析表明乙酰化玉米皮纤维素表面变粗糙且有孔隙;粒度分析表明乙酰化平均粒径为27.69μm;热分析表明乙酰化玉米皮纤维素最高热解温度为340℃,具有更好的热稳定性。以乙酰化玉米皮纤维素和聚乙烯醇为原料制备了乙酰化玉米皮纤维素/聚乙烯醇复合膜,对复合膜结构和性能进行了分析。红外光谱分析表明未出现新的吸收峰,说明原料间未发生化学反应;X-射线衍射分析表明乙酰化玉米皮纤维素结晶结构未发生改变;扫描电镜分析表明复合膜表面较完整和均匀;热分析表明复合膜最高热解温度为332℃,具有一定的热稳定性;力学分析表明,随着乙酰化玉米皮纤维素含量增加,复合膜拉伸强度和断裂伸长率下降;应用性能分析表明复合膜具有较好的热溶解性、透光率和降解性能。以乙酰化玉米皮纤维素为主要原料制备了纤维素微球,对微球的结构和性能进行了分析。扫描电镜分析表明纤维素微球呈球形,且表面有大量微孔分布;粒度分析表明微球平均粒径11.673 μm;比表面积分析表明该微球比表面积为26.4210 m2/g,平均孔径为24.0302 nm;应用性能分析表明微球对染料具有较好的吸附性。
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