打浆压溃作用对切短纤维形态结构的影响

【目的】基于植物细胞壁微观结构特征,建立纤维S₂层微纤丝长度与微纤角的关系模型,并计算出适合制备纳米纤维的纤维长度。【方法】利用打浆机疏解将纤维快速切短至计算长度范围,在pH 7.5的碱性环境下对切短后纤维进行压溃处理,观察纤维形态结构的变化。【结果】平均长度在0.41～0.64 mm范围内的切短纤维经压溃处理后,纤维刚性结构遭到破坏,产生纵向开裂,水合Na⁺从纤维端面及表面裂纹处渗透进入纤维内部并产生润胀水化,纤维保水值由125.6%增大至319.3%,有效地破除了纤维细胞壁的P层和S₁层,由此削弱了纤维微纤丝层间结合力。纤维结晶度及热重分析表明,纤维压溃初期(保水值125.6%),其结晶度为72%～73%,热解活化能为75.02～76.93 kJ/mol; 随着压溃强度的增加(保水值319.3%),纤维结晶度降低至45%,热解活化能降低至37.78 kJ/mol,进一步说明了纤维经一定强度的压溃处理可有效削弱纤维微纤丝层间结合力。【结论】针对不同类型纤维原料及纤维形态结构,应将纤维切短至合适长度,可使纤维更易被压溃、吸水润胀及微纤丝化。