酶預(yù)處理對馬尾松纖維結(jié)構(gòu)和性能及微纖絲初步制備的影響.pdf

1、纖維素微纖絲（CMF）作為一種新型的納米纖維素材料，具有良好的機(jī)械性能、阻隔性能和透光性等優(yōu)異性質(zhì)，市場前景廣闊。但阻礙 C MF成功商業(yè)化的主要原因是將纖維解離成 C MF的機(jī)械能耗極高，而酶預(yù)處理在降低解離能耗方面具有很大的潛力。國內(nèi)外對酶預(yù)處理制備C MF的研究較多關(guān)注其物理性能的表征及應(yīng)用，而涉及酶預(yù)處理機(jī)理、酶預(yù)處理對纖維形態(tài)和結(jié)構(gòu)的影響等研究相當(dāng)少。由于纖維素酶結(jié)構(gòu)及水解底物種類的復(fù)雜性，關(guān)于酶水解后纖維形態(tài)及聚集態(tài)發(fā)生的變

2、化等分析并不一致。所以，本課題重點研究酶預(yù)處理制備C MF的關(guān)鍵點——“酶預(yù)處理”。采用復(fù)合、內(nèi)切和外切纖維素酶對漂白馬尾松纖維進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)合高壓均質(zhì)機(jī)制備C MF。研究酶預(yù)處理對纖維形態(tài)、結(jié)構(gòu)及性能影響的一般規(guī)律，揭示酶預(yù)處理機(jī)理，為纖維素酶種類的選擇及酶預(yù)處理在 C MF制備過程中的實際應(yīng)用提供研究基礎(chǔ)，促進(jìn)納米纖維素的開發(fā)。
　　實驗通過改變酶用量和酶預(yù)處理時間來研究纖維的水解得率，結(jié)果表明：增加酶用量和延長酶預(yù)處理時間都

3、可以增加纖維的水解程度。內(nèi)切纖維素酶對纖維的水解能力相對另外兩種纖維素酶較弱。
　　對酶預(yù)處理后纖維的形態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：在酶用量較小時，3種纖維素酶都優(yōu)先與纖維表面存在的細(xì)小纖維反應(yīng)，纖維的比表面積減小。內(nèi)切纖維素酶主要切斷纖維，不會對纖維表面產(chǎn)生明顯的起皮現(xiàn)象。而另外兩種纖維素酶用量增加時，纖維表面的起皮、剝皮和切斷現(xiàn)象逐漸加劇。3種纖維素酶用量增加時，細(xì)小纖維含量逐漸增加，纖維的平均長度逐漸減小，比表面積與結(jié)晶度變化呈相

4、反的趨勢。
　　通過 FTIR、XRD和 TGA分析，發(fā)現(xiàn)酶預(yù)處理不會改變纖維素的分子結(jié)構(gòu)、晶型結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性。酶用量增加時，纖維素的聚合度逐漸減小，結(jié)晶度整體增大。內(nèi)切纖維素酶對纖維素聚合度下降的貢獻(xiàn)率較大。復(fù)合纖維素酶用量增加時，對應(yīng)纖維素的結(jié)晶度呈M型變化；外切纖維素酶用量增加時，結(jié)晶度呈波浪線變化；內(nèi)切纖維素酶用量大于0.5C MC U/g時，結(jié)晶度穩(wěn)定在80％-82%。內(nèi)切纖維素酶主要作用于無定形區(qū)。復(fù)合、外切纖維素酶用

5、量較小時，主要作用于無定形區(qū)，結(jié)晶度增大；酶用量較大時，結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)同時被水解，無定形區(qū)水解程度大時，結(jié)晶度升高，反之，結(jié)晶度降低。
　　復(fù)合、外切纖維素酶用量增加時，纖維的保水值、打漿度和表面電荷都先降低后逐漸增加。復(fù)合纖維素酶用量為20.0FP U/g時，保水值、打漿度和 Zeta電位絕對值分別由153.23%、11°SR、64.9mV增加至196.57%、56°SR、68.5mV。外切纖維素酶用量為10.0F P U/g

6、時，三者分別增加至200.13%、34°S R、66.4mV。而內(nèi)切纖維素酶用量增加時，纖維的保水值和 Zeta電位絕對值逐漸降低，打漿度略微降低后逐漸增加。內(nèi)切纖維素酶用量為50.0C MC U/g時，保水值和Zeta電位分別下降至103.92%、23.6mV，打漿度增加至35°SR。
　　實驗對 C MF的制備進(jìn)行了初步研究，纖維經(jīng)預(yù)處理后以1.5%的濃度，通過均質(zhì)機(jī)循環(huán)30次，制備出的 C MF直徑分布在20n m-60 n