竹纤维细胞壁多层次结构与纸浆性能关系的基础研究

Bamboo is one of renewable biomass, which is rich in nature. It can be used to produce pulp and dissolving pulp to bring economical income. When Bamboo is applied to manufacture dissolving pulp, the final yield of pulp is low, which lead to low economic returns. Actually, the yield of dissolving pulp is closely related to the chemical components, such as lignin and hemicellulose. In the project, the dissolving of these components from cell wall of bamboo is supposed to related to the pore structures and pulp properties during treatment process, like cooking, or pretreatment for biorefinery. As the same as other plant cell wall, bamboo fiber also have a hierarchy structure, which can be fibrillated in various scales according to treatment process. The fibrillation process also affected by the presence of hemicellulose in fiber. The cellulose microfiber or nanofibrils can form films with micropore sor mesopores, which may block gas molecules to pass so that the film can be implemented as packaging materials. In the project, the rheological property of nanocellulose solution or mixed with other polymers and inorganic salts will be determined. They will be coated on packaging paper as barrier materials for oxygen and vapor. The proposal is carried on theoretically and the products based on the project are potential in use commercially.

竹子是丰富的可再生生物质资源，可用于制纸浆和化学纤维产品，具有重要的经济价值。但是竹子在制备溶解浆时，最终溶解浆的得率较低，影响经济效益。竹子原料的纤维细胞壁化学成分溶出与纸浆性能和纸浆得率有密切关系，为此本项目将研究竹子纤维细胞壁中半纤维素和木素的溶出与竹浆纤维的孔隙关系，阐明竹纤维的孔隙在化学处理过程形成的规律；竹纤维同其他植物纤维类似，细胞壁存在多层次结构，竹纤维微细化过程受到半纤维素影响。微细化获得的不同尺寸微细化的纤维素制成薄膜可以形成不同孔径的孔隙，纳米级的纤维素微纤丝制成的膜具有气体阻隔性能。为了将竹子纳米纤维素用于纸基包装材料，本项目还研究了纳米纤维素的流变性，以及流变性受其他高分子和无机盐的影响；并利用纳米纤维素与其他颜料复合制成涂层，制备具有阻隔氧气和水蒸汽性能的包装材料。因此本项目的研究既具有理论意义，又有潜在应用前景。

竹子是我国重要的植物纤维原料，研究竹子的纤维结构及其组成成分（纤维素、半纤维素和木素）具有重要意义。本项目对竹子的细胞壁进行了详细的研究，同时采用多种预处理形式处理竹子，为了不破坏竹子处理后的组织结构，我们采用了离子束切割技术对于处理的竹子原料进行切片和微观分析，对于认识竹子的组织结构和竹子加工的后利用具有重要意义。多种预处理竹子方法对于竹子的制浆产生不同影响，综合起来，采用稀醋对于竹子的预处理，有利于竹子纸浆，提高竹子纸浆的纯度。竹子预处理的降解产物主要是半纤维素降解的木糖，还有部分纤维素降解的葡萄糖，他们可以被醋酸杆菌驯化后利用与发酵产生附加值更高的细菌纤维素。竹子纤维与其他华南典型的植物芒果树、榕树、紫荆树等纤维一样可以用于制备纳米纤维素。在纳米纤维素的制备过程中，半纤维素，特别是聚木糖对于制备过程具有一定影响，本项目对于这些制备过程进行了详细研究。.利用纳米纤维素可以重构成具有微纳结构的颗粒，即颗粒直径为微米级，而在颗粒的表面则形成纳米级的沟纹，因此具有微纳颗粒的特性，是构建超疏水性能材料的重要部分，当在纳米纤维素体系中加入不同极性的物质则影响微纳颗粒的形貌，可以形成具有环形勾着大沟纹的微颗粒。在提高制造超疏水材料方面具有一定的效果。纳米纤维素为基础制备的涂层对于纸张的气体阻隔具有一定影响，因此纳米纤维素可以用于调控包装纸的气体阻隔性能。.本项目完成后发表论文 28篇，参加编著2章英文专著；申请发明专利10件，其中1件授权。