饱和蒸汽热处理对竹束化学成分和结晶度的影响

摘要

为揭示竹材饱和蒸汽热处理的微观机理,并为竹材材性调控及热处理工艺参数的优化提供理论依据,采用傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)和X射线衍射法(XRD)研究饱和蒸汽热处理毛竹竹束过程中,竹束初始含水率和热处理时间对其化学成分和相对结晶度的影响规律。结果表明:绝干竹束与初始含水率为20%的竹束相比,其相对结晶度迅速由0.62降低到0.50;进一步提高竹束初始含水率,热处理产物相对结晶度变化不大,维持在0.48左右。同时,热处理使竹束结晶区晶层距离变大,粒径增加。这主要是由于饱和蒸汽热处理会使竹束中产生宏观残余应力,导致晶格畸变,进而使晶格各向异性收缩。此外,随着热处理时间的延长,竹束中木质素含量逐渐提高,而半纤维素含量逐渐降低,处理50 min后半纤维素含量降低幅度分别为71.8%,68.6%,84.4%,52.2%和87.1%。纤维素含量呈现先降低后提高再降低的趋势,热处理30~40 min后,竹束中的纤维素含量达到最大值。分析认为,这主要是由于半纤维素热降解会产生大量乙酸,催化纤维素在非结晶区的降解,但随着热处理时间的延长,竹束中半纤维素降解越来越剧烈,导致纤维素相对含量增加。