麦秸秆

麦秸秆的组织结构学号：8123141姓名：陈柯伽一、植物纤维简介二、麦秸秆的主要成分与微观结构植物纤维主要是指一年生或多年生植物的种子、茎、叶子及韧皮中所含有的纤维，是自然界最为丰富的天然高分子材料，具有质轻、长径比大、比强度高、比表面积大、密度低及可生物降解等优点，是重要的生物资源，特别是农业剩余物秸秆纤维。据统计，我国每年有5亿吨农作物秸秆产生，是符合可持续发展要求的可再生资源，其高值利用意义重大。尤其在资源日渐缺乏的今天，充分利用植物纤维资源的潜力，发挥它独特的功能和特性，开发新的应用领域，是当今引人注目的研究热点。植物纤维按其来源可分为种子纤维、茎杆类纤维、叶纤维以及韧皮纤维。植物纤维的化学组成主要为纤维素、半纤维素、木质素、果胶及蜡质等成分，其中纤维素是主要成分，它是由D-葡萄糖基通过β-（1,4）苷键连接起来的线型高分子聚合物，起骨架作用，是提供植物纤维力学性质的主要成分。半纤维素是与纤维素紧密连接的物质，起粘结作用，主要由己糖、甘露糖、半乳糖、戊糖等组成。木质素是一种具有芳香特性的、结构单元为苯丙型的、三维空间立体结构的高分子化合物，其含量多少影响植物纤维的性能。植物纤维无论是在复合材料中的应用，还是在纺织工业及其他领域中的应用，都具有广阔的发展前景。但目前植物纤维的利用率仍然很低，尤其是麦秸杆、稻草、玉米杆等农业剩余物纤维的利用率更低。因此，无论从环保角度还是从能源角度讲,绿色环保植物纤维的开发利用都是一个必然的趋势，特别是丰富的农业剩余物纤维的开发利用是目前迫切需要解决的问题。麦秸秆利用的现状纤维素、木素和多戊糖是麦秸秆的主要化学成分，无机成分仅占15%，它们主要由钙、钾、铝、铁、钠、锰和二氧化硅等化合物组成，其中二氧化硅为主要成分。麦秸秆在潮湿状态下易受到软腐菌、霉菌、细菌等微生物的侵蚀，破坏麦秸秆结构，导致腐烂，使麦秸秆丧失强度。麦秸秆表层组织致密，积聚着大量的SiO2和栓质细胞，纤维素、半纤维素较少，对细菌侵入有一定的防护作用。麦秸秆的横断面呈蜂窝状，中层和内层主要是木素、纤维素和半纤维素，组织较为疏松，细胞排列不够紧密，利于胶液的湿润、扩散和渗透。秸秆纤维麦秸秆的微观结构图为未处理的麦秸杆外表面的微观结构，从图中可以看到，麦秸杆外表面组织致密，且很平滑，表面一层蜡状物的主要成分为饱和烃族化合物及其衍生物、高级脂肪酸等。图为未处理的麦秸杆内表面的微观结构，从图可以看到，麦秸杆内表面组织疏松、翘皮较多，其主要半纤维素、木质素及果胶等成分组成。从图（a）可以看出，麦秸纤维束是由许多根单纤组成，这些单纤还被木质素等胶质连接在一起没有从纤维束中分离出来，说明采用纯碱提取法，纤维中的胶质及果胶等成分含量较多，麦秸纤维与半纤维素、木质素间的作用并没有去除。（b）为经10%硫酸浸泡、8%碱处理所得纤维，从该图中可以观察到，部分纤维束发生解纤、分离出单纤，而还有一部分仍被胶质连接在一起没有分离出来，但相对于图（a）中的麦秸纤维，各单纤间的结合较疏松、连接不紧密，这就说明经酸浸泡后再用碱液处理，更容易去除非纤维素组分。图（c）为经10%硫酸浸泡、10%碱处理所得纤维，从该图中可以看到，麦秸纤维发生了原纤化，纤维束分裂成更小的纤维，说明木质素、半纤维素及果胶等成分大部分被去除。麦秸纤维的原纤化使纤维的直径降低、长径比增加、原纤更靠近纤维轴向，有利于提高麦秸纤维的强度和模量、增加与塑料基体的接触面积、改善界面结合性。为了探讨加热温度、浸泡时间对麦秸纤维结构的影响，经酸处理后，在保持NaOH浓度为10%的条件下，通过对麦秸纤维微观结构分析，确定适宜的加热温度和处理时间。图分别为60℃、90℃浸泡不同时间所得麦秸纤维的SEM照片。从图中可以看出，随着浸泡时间的增加，麦秸纤维中单纤维间的空隙逐渐增大，单纤逐渐从纤维束中分离出来，当浸泡时间为60min时，有明显的单纤分离出来，尤其是在90℃时，单纤全部分离出来。这就说明随着浸泡时间的增加，连接纤维的半纤维、木质素等物质被去除的较多，纤维较纯净、极性降低。这是由于当NaOH溶液对麦秸纤维进行处理的过程中，其溶液中的-OH能够削弱纤维素和半纤维素间的氢键、皂化半纤维素和木质素分子间的酯键，同时还会引起木质纤维原料润胀，导致内部表面积增加、木质素和碳水化合物间化学键断裂，从而破坏了木质素结构使之溶解。但当浸泡时间较短时，如图所示，这些非纤维素物质不能充分反应、去除含量减少纤维之间仍旧相互连接在一起。That’sall!!