化纤工业 5.2.1 汽爆纤维素制备 纤维素是自然界中最为丰富的可再生资源，在国民经济的发展中占有十分重要的地位。近年来随着石油、煤炭储量的下降和对环境污染问题的日益关注和重视，纤维素的应用越来越受到重视。但是，纤维素资源大部分未能被有效利用，这是因为天然纤维素的分子内和分子间存在着大量的氢键，以及纤维素超分子结构的复杂性，使得纤维素对试剂的可及度低，溶解困难，反应性能差，这直接影响到纤维素制品的使用性能。因此，必须对纤维素进行适当的预处理和改性才能得到反应性能强、溶解性能好的再生纤维素。目前人们所采用的改性方法包括物理、化学及生物方法等，其中物理改性中的蒸汽爆破技术，由于具有处理时间短，高效、无污染，能耗低等优点，是很有发展前途的改性技术。该技术有能够破坏纤维素的内、外层结构的潜在能力。这一点从原理上很容易理解：将高压水蒸气渗入到纤维素分子内部与纤维素内部羟基形成氢键，当突然卸压时，吸附在纤维素内孔及间隙的水蒸气瞬间冲出，通过这一过程可以打断纤维素内的氢键，导致纤维素超分子结构的破坏。解芳、吕秉峰等采用该技术制备了碱溶性纤维素，并对碱处理纤维素经闪爆改性后的性能和纤维素的衍生化，功能化进行了研究。 将含水量为100％的纤维素放入已加热到预定温度的汽爆器中，关闭容器，输入水蒸汽。待汽爆器压力恒定到所需值后，保压预定时 间，关闭蒸汽输入阀，而后突然打开放汽阀卸压，实现爆破。汽爆出的纤维素借助压差进入收集器中，卸料后进行清洗、干燥处理，而后在一定浓度的NaoH溶液中进行溶解性测试，溶解温度4℃左右，间歇搅拌8h。用高转速离心机离心60 min将不溶的部分除去。将带有碱溶液的不溶的部分纤维素用盐酸溶液来滴定中和，直至完全沉淀为止。将不溶的纤维素用水洗涤后在真空中干燥，然后称量其质量(W)。则纤维素的溶解度可由下式算出：S (％ )= 100× (5一 W)／ 5。改性纤维素的结构表征通过电镜观察和X-射线衍射进行。 图 5.4是硬木及软木纤维素蒸汽闪爆改性前后的SEM照片，从图5.4是硬木及软木纤维素蒸汽闪爆改性前后的SEM照片，从图中可以看出：蒸汽闪爆前，硬木表面有明显的密集纤束，纤束规则排列：软木表面多孔，微坑较多，原纤束不规则排列。蒸汽闪爆处理后，软木在压力P=3.0 MPa，保压时间t=10 s的条件下就发生了明显的形态变化，表面发生剥落现象，大部分纤维断裂，纤维长度变短，在3.5 MPa，10 s的条件下处理的纤维全部断裂、破碎...
