用掃描電鏡和光學顯微鏡研究超聲波處理對纖維素纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)及超微結(jié)構(gòu)的影響。探討了超聲波處理時間、超聲波功率、漿濃度等因素對處理效果的影響。研究發(fā)現(xiàn)在超聲波作用下纖維素纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和超微結(jié)構(gòu)變化明顯,細纖維化作用顯著;其變化程度與處理時間、超聲波功率有關(guān),隨著超聲波處理時間的增加,超聲波對纖維素纖維的作用程度提高,更多的次生壁S2 層微纖維暴露,并發(fā)生分絲帚化現(xiàn)象;隨著超聲波功率的增大,超聲波強度提高,空化泡崩潰時產(chǎn)生的微射流對纖維素纖維的沖擊作用加強,對纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和超微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的效應隨之增大;確定了超聲處理時適宜的漿濃度范圍為1%~3%。纖維素纖維在超聲波作用下發(fā)生細胞壁層的脫除,使高反應性能的S2 層微纖維暴露,對提高纖維素的可及度和化學反應性能非常有利。纖維素是一種極為豐富的可再生資源,其應用涉及造紙、人造纖維、纖維素功能材料等領(lǐng)域。纖維素纖維是一種多孔性的天然材料,可作為模板材料使用,將納米粒子引入到纖維素纖維的模板孔洞內(nèi),制備出具有獨特性能的納米復合材料如磁性纖維。但由于天然纖維素的分子內(nèi)和分子間存在著大量的氫鍵,同時纖維素形態(tài)結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的復雜性以及具有的高結(jié)晶度,使得大量可反應性羥基被封閉,微孔閉合,造成纖維素對試劑的可及度低,纖維素反應性能下降。因此,為了提高纖維素對化學試劑的可及度和反應性能,需要對纖維素進行預處理。除了采用傳統(tǒng)的化學試劑處理、機械處理和輻射處理等技術(shù)外,研究少用或不用化學藥品、無污染的預處理新技術(shù),是當前纖維素領(lǐng)域里的一項重要研究內(nèi)容。超聲波作為一種新的能量形式變革化學反應日益受到人們的關(guān)注,對超聲化學效應及其規(guī)律的研究,所獲得的信息和成果不斷地豐富著化學學科,促進了聲學和化學的交叉滲透,導致一門嶄新的學科——聲化學的誕生。
目前,超聲在生物化學、有機合成、高聚物化學、分析化學、電化學、光化學、環(huán)境化學、納米材料制備[4]等各領(lǐng)域內(nèi)的研究非?;钴S,并在研究和應用方面都取得了許多成果。本文采用水作潤脹,用超聲波對纖維素—水懸浮液體系進行處理,用多功能生物顯微鏡、掃描電鏡對纖維素原料在超聲波作用下發(fā)生的形態(tài)結(jié)構(gòu)、超微結(jié)構(gòu)變化進行研究。本研究采用超聲波技術(shù)對纖維素進行預處理,對打開纖維素微孔結(jié)構(gòu),提高纖維素模板孔洞對化學試劑的可見度及化學反應活性,合成新的纖維素功能材料,具有重要意義。