木聚糖酶改性对竹粉/聚乳酸复合材料性能的影响

发布时间：2022-01-17 14:19

　　植物纤维与树脂基材料在复合过程中存在相容性差的问题。为拓宽生物酶在植物纤维增强聚合物方面的应用,探讨利用木聚糖酶进行生物改性对植物纤维产生的影响,以生物酶木聚糖酶为改性剂、聚乳酸（PLA）作为基质,利用热压成型-冷压脱模工艺制备了改性竹粉/聚乳酸复合材料。采用单因素试验,控制木聚糖酶的浓度,通过傅里叶转换红外光谱（FT-IR）、力学测试、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TG或TGA）等分析方法,研究了不同浓度木聚糖酶改性竹粉对复合材料性能的影响。结果表明:FT-IR显示,随着木聚糖酶浓度变大,半纤维素被逐渐降解,2.67 mg/L质量浓度时降解最佳;力学性能显示,当木聚糖酶的质量浓度为2.67 mg/L时,相比未处理组,复合材料的弯曲强度、拉伸强度分别提高15.0%和85.7%,但冲击强度降低5.2%,优于其他浓度;热重分析显示,当木聚糖酶的质量浓度为2.67 mg/L时,纤维最先被降解,热稳定性弱于其他组; SEM结果显示,竹粉经过木聚糖酶处理后,半纤维素被降解,纤维表面变得粗糙,与PLA结合强度变大,2.67 mg/L质量浓度时是复合材料性能最佳的水平。 

【文章来源】：林业工程学报. 2020,5(03)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

不同浓度木聚糖酶处理竹粉的红外谱图

不同浓度木聚糖酶处理对竹粉/PLA复合材料的力学性能影响见图2。由图2可以看出，与未处理过的组1相比，经过木聚糖酶处理的复合材料弯曲强度在一定酶浓度范围内均得到提高，超过一定浓度低于未处理的复合材料，拉伸强度均高于未处理组，而冲击强度均弱于未处理组，但随着浓度的增加，出现先增大后减小的趋势。主要原因在于:木聚糖酶打开竹粉表面半纤维素中糖苷键，产生游离羟基，木聚糖酶中的酯酶在一定程度上可断开木质素同聚糖之间的连接，使得竹粉表面部分木质素的脱落，纤维表面变得疏松，极性降低，与聚乳酸的结合强度提高[16]。复合材料受到外力时能够抑制分子链滑动，刚性变大，从而增加了复合材料的拉伸弯曲性能，但柔韧性变差，使得冲击强度低于未处理的，但过高浓度的木聚糖酶降解了竹粉，力学性能降低[17]。2.3 SEM分析

未处理与经木聚糖酶处理竹粉/PLA复合材料的断面微观形貌见图3。从图3a可见，未处理的纤维较为完整，没有包裹塑料，各组分分布分散;从图3b、c、d可见，纤维有不同程度的断裂，这是半纤维素逐渐被溶解，有利于PLA的扩散和渗透。可以明显看出:图3c经2.67 mg/L处理的纤维黏附了均匀的PLA，呈现胶体状，有利于提高材料力学性能;图3d更高浓度的酶腐蚀了纤维，纤维大面积断裂，与PLA结合变差。2.4 TGA分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]竹塑复合材料界面改性研究[J]. 张凯强,陈政豪,郝丞艺,宋伟,张双保.  世界林业研究. 2018(04)
[2]碱处理对竹纤维/聚乳酸可降解复合材料性能影响研究[J]. 左迎峰,李萍,刘文杰,李新功,江萍,吴义强.  功能材料. 2018(02)
[3]竹纤维/聚乳酸可降解复合材料的增塑改性[J]. 左迎峰,李文豪,李萍,赵星,李新功,吴义强.  林业工程学报. 2018(01)
[4]三种竹粉—聚乳酸（PLA）复合材料的物理力学性能及相容性研究[J]. 王洪艳,李琴,袁少飞,张建.  山东林业科技. 2017(06)
[5]木聚糖酶在食品工业中的应用研究进展[J]. 高雅君,丁长河.  粮食与食品工业. 2017(02)
[6]不同来源木聚糖酶酶学性质研究[J]. 王绍花,宗工理,刘飞,朱希强,凌沛学.  食品与药品. 2013(06)
[7]酶处理对UF麦秸纤维板性能的影响[J]. 刘艳萍,张洋,江华,吴羽飞,李文定.  福建农林大学学报(自然科学版). 2012(05)
[8]纤维素酶和木聚糖酶降解艾蒿纤维素工艺的优化[J]. 刘俊红,郑学辉,于婷婷,谢康,安丹丹,尹萌萌.  贵州农业科学. 2012(05)
[9]木聚糖酶处理对麦秸纤维制板性能的影响机理[J]. 刘艳萍,张洋,江华,黄润州,周兆兵.  福建林学院学报. 2010(04)
[10]生物预处理对麦秸纤维板性能的影响机理[J]. 连海兰,尤纪雪,周定国.  纤维素科学与技术. 2006(04)



本文编号：3594882