植物纖維與樹脂基材料在復合過程中存在相容性差的問題。為拓寬生物酶在植物纖維增強聚合物方面的應用,探討利用木聚糖酶進行生物改性對植物纖維產生的影響,以生物酶木聚糖酶為改性劑、聚乳酸（PLA）作為基質,利用熱壓成型-冷壓脫模工藝制備了改性竹粉/聚乳酸復合材料。采用單因素試驗,控制木聚糖酶的濃度,通過傅里葉轉換紅外光譜（FT-IR）、力學測試、掃描電子顯微鏡（SEM）、熱重分析（TG或TGA）等分析方法,研究了不同濃度木聚糖酶改性竹粉對復合材料性能的影響。結果表明:FT-IR顯示,隨著木聚糖酶濃度變大,半纖維素被逐漸降解,2.67 mg/L質量濃度時降解最佳;力學性能顯示,當木聚糖酶的質量濃度為2.67 mg/L時,相比未處理組,復合材料的彎曲強度、拉伸強度分別提高15.0%和85.7%,但沖擊強度降低5.2%,優(yōu)于其他濃度;熱重分析顯示,當木聚糖酶的質量濃度為2.67 mg/L時,纖維最先被降解,熱穩(wěn)定性弱于其他組; SEM結果顯示,竹粉經(jīng)過木聚糖酶處理后,半纖維素被降解,纖維表面變得粗糙,與PLA結合強度變大,2.67 mg/L質量濃度時是復合材料性能最佳的水平。 

【文章來源】：林業(yè)工程學報. 2020,5(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

不同濃度木聚糖酶處理竹粉的紅外譜圖

不同濃度木聚糖酶處理對竹粉/PLA復合材料的力學性能影響見圖2。由圖2可以看出，與未處理過的組1相比，經(jīng)過木聚糖酶處理的復合材料彎曲強度在一定酶濃度范圍內均得到提高，超過一定濃度低于未處理的復合材料，拉伸強度均高于未處理組，而沖擊強度均弱于未處理組，但隨著濃度的增加，出現(xiàn)先增大后減小的趨勢。主要原因在于:木聚糖酶打開竹粉表面半纖維素中糖苷鍵，產生游離羥基，木聚糖酶中的酯酶在一定程度上可斷開木質素同聚糖之間的連接，使得竹粉表面部分木質素的脫落，纖維表面變得疏松，極性降低，與聚乳酸的結合強度提高[16]。復合材料受到外力時能夠抑制分子鏈滑動，剛性變大，從而增加了復合材料的拉伸彎曲性能，但柔韌性變差，使得沖擊強度低于未處理的，但過高濃度的木聚糖酶降解了竹粉，力學性能降低[17]。2.3 SEM分析

未處理與經(jīng)木聚糖酶處理竹粉/PLA復合材料的斷面微觀形貌見圖3。從圖3a可見，未處理的纖維較為完整，沒有包裹塑料，各組分分布分散;從圖3b、c、d可見，纖維有不同程度的斷裂，這是半纖維素逐漸被溶解，有利于PLA的擴散和滲透�？梢悦黠@看出:圖3c經(jīng)2.67 mg/L處理的纖維黏附了均勻的PLA，呈現(xiàn)膠體狀，有利于提高材料力學性能;圖3d更高濃度的酶腐蝕了纖維，纖維大面積斷裂，與PLA結合變差。2.4 TGA分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]竹塑復合材料界面改性研究[J]. 張凱強,陳政豪,郝丞藝,宋偉,張雙保.  世界林業(yè)研究. 2018(04)
[2]堿處理對竹纖維/聚乳酸可降解復合材料性能影響研究[J]. 左迎峰,李萍,劉文杰,李新功,江萍,吳義強.  功能材料. 2018(02)
[3]竹纖維/聚乳酸可降解復合材料的增塑改性[J]. 左迎峰,李文豪,李萍,趙星,李新功,吳義強.  林業(yè)工程學報. 2018(01)
[4]三種竹粉—聚乳酸（PLA）復合材料的物理力學性能及相容性研究[J]. 王洪艷,李琴,袁少飛,張建.  山東林業(yè)科技. 2017(06)
[5]木聚糖酶在食品工業(yè)中的應用研究進展[J]. 高雅君,丁長河.  糧食與食品工業(yè). 2017(02)
[6]不同來源木聚糖酶酶學性質研究[J]. 王紹花,宗工理,劉飛,朱希強,凌沛學.  食品與藥品. 2013(06)
[7]酶處理對UF麥秸纖維板性能的影響[J]. 劉艷萍,張洋,江華,吳羽飛,李文定.  福建農林大學學報(自然科學版). 2012(05)
[8]纖維素酶和木聚糖酶降解艾蒿纖維素工藝的優(yōu)化[J]. 劉俊紅,鄭學輝,于婷婷,謝康,安丹丹,尹萌萌.  貴州農業(yè)科學. 2012(05)
[9]木聚糖酶處理對麥秸纖維制板性能的影響機理[J]. 劉艷萍,張洋,江華,黃潤州,周兆兵.  福建林學院學報. 2010(04)
[10]生物預處理對麥秸纖維板性能的影響機理[J]. 連海蘭,尤紀雪,周定國.  纖維素科學與技術. 2006(04)



本文編號：3594882