纖維素纖維范文
時間：2023-03-22 01:34:08
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篇1
蓮纖維的主要組成物質是纖維素,蓮纖維在蓮稈內呈螺旋狀排列,單纖維長度很長,是天然纖維素長絲。探索蓮纖維的制取方法,將為新型纖維的工業化生產提供可能。
關鍵詞:蓮纖維;纖維素;長絲;形態結構;掃描電鏡;紅外光譜
Abstract: Cellulose is the main component of lotus fiber. In the lotus,the fiber is spirally arranged. The single lotus fiber is very long, and it is a natural cellulose filament. It will provide possibility for lotus fiber’s industrial production to explore the method of preparation lotus fiber.
Key words:Lotus Fiber;Cellulose;Filaments;Morphology;Scanning Electron Microscopy; Infrared Spectroscopy
1背景
紡織纖維材料在近一個世紀的發展中,不僅在數量上有了巨大發展,而且在纖維品種、性能或功能上突飛猛進。但是,纖維生產數量的增加,主要依賴化學纖維的生產量的增加,而化學纖維原料是來源于地球上石油、煤和天然氣等有限資源[1],這些有限的礦物資源的枯竭是可以預見的,為此,人們已經嘗試開發了多種天然纖維[2]。
蠶絲是中國織造業應用的優質天然原材料,其細、長、柔、爽、滑的特點為世人所稱贊,受此啟發,人們采用化學方法生產化學長絲。天然狀態下能否獲取與蠶絲相類似的優質天然紡織原料呢?筆者進行了一些嘗試和探索。
在世界上存在的天然纖維中,蜘蛛絲長期以來憑借其獨特的、兼具強度和韌性的性質,被認為是一種奇特的纖維。較早的研究表明蜘蛛絲的強度高達1.75 GPa,斷裂伸長達26%以上,它的韌性是芳香族纖維和工業纖維的3倍多。蜘蛛絲將會繼續引起科學家們的注意[3]。但是,蜘蛛絲具有黏性,自然獲取難度大,同時,蜘蛛的人工飼養難度大。
人工生產蜘蛛絲也有難度。蜘蛛絲吐絲機理的研究尚須深入,這一機理非常復雜,需要科研人員協作攻關才可能完成[4]。
我們設想利用農業生產的廢棄物進行簡單加工,開發可持續的新型纖維材料,在不增加環境污染的前提下,生產出可以加工和利用的纖維,這是我們的理想選擇。
蓮是被子植物中起源最早的種屬之一,分布很廣,南起海南島,北至黑龍江,東臨上海及臺灣,西至天山北麓。我國的蓮藕種植面積有近千萬畝,主要以收獲蓮藕和蓮子為主。大量荷稈,不是枯萎腐爛,就是被隨意扔棄,如果每畝荷稈重量按2.5噸計算,每年有上千萬噸荷稈被拋棄[5]。如果能夠對這種天然的農業廢棄物進行科學合理的加工,成為一種新型纖維,將會帶來巨大的經濟效益和社會效益。圖1是成片的蓮藕,圖2是荷塘內干枯的蓮的莖稈。
圖1荷塘內的成片的蓮藕
圖2荷塘內的干枯蓮莖稈
2環境保護的要求
地球承擔了太多的負擔,通過光合作用生產的各種有機天然材料,為我們的生活、生產提供了物質基礎,我們要充分利用這類可再生的資源,減輕地球的負擔。參照蓮纖維及其制備方法與制品發明專利[6],可以采用幾種制取方法:人工方法抽取、機械制取、生物制取、化學方法制取、生物與化學方法相結合制取方法等。我嘗試用人工方法制取了鮮蓮莖稈的纖維,利用機械加工的方法制取了干態蓮稈中的纖維。為了避免環境污染,放棄了利用化學方法的制取工藝。
3蓮纖維的主要組成物質
經過紅外光譜測試,鮮莖稈人工抽取的纖維得到的紅外光譜圖,如圖3;干態機械加工制取的纖維得到的紅外光譜圖,如圖4,可以看出蓮纖維主要的組成物質是纖維素。
圖3鮮態獲得的蓮纖維的紅外光譜圖
圖4干態獲得的蓮纖維的紅外光譜圖
4濕態蓮稈人工抽取蓮纖維
將鮮蓮稈折斷抽取蓮纖維,并將纖維并合、適當加捻、干燥,即可以制得蓮纖維。這種方法制得的纖維,非常柔軟,自然狀態下具有天然的螺旋狀。如圖5是蓮的鮮莖稈;圖6是蓮的鮮莖稈斷面,從中容易看出絲狀體的出現;圖7是人工抽取的蓮纖維,帶有明顯的天然的螺旋形;圖8下光學顯微鏡下的抽出纖維。
圖5蓮的鮮莖稈
圖6蓮的鮮莖稈斷面
圖7從鮮蓮莖稈中人工抽取的蓮纖維
圖8光學顯微鏡下抽取纖維的形態
纖維主要的組成物質是并排平行的單纖維,可以根據需要將纖維組合成不同的粗細,但是,抽取的加工全靠人工進行,勞動量大,纖維的產量低。
5干態蓮稈機械方法制取蓮纖維
切取干燥蓮稈的長度,經過機械的擠壓揉搓,將蓮稈內的纖維與較粗硬的雜質分離的加工方法。這種加工方法簡單,成本較低,但是纖維中的雜質較多,明顯與麻類纖維相類似,纖維細度粗,雜質多,手感硬,彎曲能力差。
干態機械加工的蓮纖維,是由多組纖維束依靠蓮莖稈內的其他物質連接在一起的,纖維硬挺,色澤棕白。纖維內部的單纖維并未受到太多的牽伸,在纖維中往往會保持原來的螺旋狀態。
6蓮纖維的形態
蓮纖維是由多根纖維平行并列排放在一起,具有彈簧狀的圈狀螺旋。色澤潔白,抽取過程的外力會將這種螺旋破壞,纖維變成由幾根到十幾根單纖維組成的復絲,長度很長,主要根據蓮莖稈的長度決定纖維的長度,單纖維的纖維截面是圓形或橢圓形的實心體,單纖維的縱向粗細較一致,但有橫向連接的締合組織或微細纖維,細度為4μm左右。
圖9較為松散的蓮纖維掃描電鏡照片
圖10緊密黏結的蓮纖維縱向排列掃描電鏡照片[7]
圖9、圖10是蓮纖維的掃描電鏡照片,緊密黏結狀態和松散狀態下的掃描電鏡照片,圖10是蓮纖維單纖維之間的黏結狀態。單纖維依靠連接物質將4到10根左右的單絲連接成一排,形成平行排列的竹排狀結構。圖11是在蓮稈中原始狀態的蓮纖維,圖12是抽出的絲狀蓮纖維松弛后的纖維狀態,從中可以看到部分纖維單絲恢復了在蓮稈中的原始狀態。
圖11在蓮稈中的蓮纖維形態
圖12松弛后的蓮纖維形態
7蓮纖維長度的理論計算
設定蓮纖維在蓮稈內的螺旋線狀排列為規則的螺旋狀態排列,則蓮纖維長絲的單絲長度計算公式就是:
L――為蓮纖維長絲的理論長度;
L0――蓮稈的長度;
D――螺旋線直徑;
d――螺距;
∏――圓周率;
n――蓮纖維的單絲根數。
經實測:蓮纖維的螺旋線螺距d為0.005mm,螺旋線的直徑D為0.03mm,并排的單絲根數n為4~10根,取中間值7根,那么,L0為30cm長的蓮稈中蓮纖維的長度為:
蓮纖維單絲的長度為861.43mm,可見蓮纖維是長絲狀纖維。實際的蓮稈長度經常達到1m以上,可以獲取蓮纖維單絲的長度將會更長。
8結束語
蓮纖維是天然纖維素長絲,長度長,細度細,具有紡紗需要的強韌性,是優質天然植物纖維素長絲。探索蓮纖維的制取方法,如何能夠高效生產蓮纖維長絲,將為新型纖維的工業化生產提供可能,將是今后蓮纖維生產的研究內容。
參考文獻:
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篇2
本文主要介紹了再生纖維素纖維和棉纖維常用的3種定量分析方法，即手工分離法、纖維投影分析法、化學分析法，并詳細分析了3種方法的特點和應用局限。
關鍵詞：紡織品定量分析；再生纖維素纖維/棉；纖維投影法；手工分離法；化學溶解法
新型再生纖維素纖維屬于綠色無污染的新型纖維，有著良好的物理化學等性能，特別引人注目的是Model、Tencel、麗賽等新一代再生纖維素纖維，這類纖維既保持了一般纖維素纖維吸濕、透氣、柔軟、舒適的特點，又克服了天然纖維素纖維和傳統再生纖維素纖維生產和使用中的諸多缺點，同時具有一些新性能，因此越來越受到消費者的青睞。市場上再生纖維素纖維與棉的混紡產品居多，由于再生纖維素纖維和棉纖維的相似化學成分，加上新的染整助劑的加入，使得對其定量分析存在困難和不準確性，因此相關的鑒別方法日益受到重視，目前常用的有手工分離法、顯微鏡投影法以及化學分析法[1]。
1 手工分離法
手工分離法應用于多組分混紡紗中纖維的鑒別，通過紗線退捻等手段，將肉眼可見到的多組分紗線剝離出來[2]，進而對混紡紗中的不同組分進行定量分析。
取完整組織結構的試樣1g左右，共兩份。用手或借助鑷子等工具將試樣中的纖維完整分離開，分別放在稱量盒中。完全分離的試樣參照平衡法或烘干法進行定重：平衡法參照GB 6529―1998《紡織品的調濕和試驗用標準大氣》將試樣調濕到吸濕平衡后再稱量定重；烘干法即將試樣放入（105±3）℃的烘箱中進行干燥直至質量恒定，放入干燥器中冷卻后稱重。
試驗結果帶入公式（1）和（2）或（3）和（4）中，計算得到不同組分纖維的百分含量。
平衡法：
（1）
（2）
式中：Pi'――第i組分纖維平衡含量百分率，%；
mi'――第i組分纖維平衡質量，g；
n――多組分纖維的組分數。
烘干法：
（3）
（4）
式中：Pi ――第i組分在公定回潮率下的質量百分率，%；
Pn――第n組分在公定回潮率下的質量百分率，%；
mi ――第i組分干燥質量，g；
ai――第i組分的公定回潮率，%。
2 纖維投影分析法
纖維投影法即將試樣放在纖維鏡下，通過計數一定面積內纖維根數，得到具有不同外觀特點的纖維所占的比例。此方法同FZ/T 30003―2000《麻棉混紡產品定量分析方法》[3-4]。
將制好的棉/再生纖維混紡紗的纖維縱向載玻片放在顯微投影儀的載物臺上，根據棉與再生纖維的縱向結構和表面特征邊觀察識別纖維，并分別以計數器計算棉和再生纖維素纖維的個數。當載玻片上一個橫列數完后，將計數器下移1mm～2mm，從下一行的反向計數，以此類推數完試樣上所有的纖維根數。若纖維根數不足1000，則需要重新制樣再次計數。
計數結果帶入下述公式（5）和（6）換算得到不同纖維的質量百分比例：
（5）
（6）
式中：X1――再生纖維素纖維的質量含量百分比例，%；
n1――再生纖維素纖維的計數根數，根；
d1――再生纖維素纖維的直徑，μm；
r1――再生纖維素纖維的密度，g/cm3；
X2――棉纖維含量的質量百分比例，%；
d2――棉纖維的直徑，μm；
r2――棉纖維的密度，g/cm3。
3 化學分析法
目前我國棉/再生纖維素纖維混紡織物定量分析的現行標準主要有 GB/T 2910.5―2009《紡織品 定量化學分析 第5部分：粘膠纖維、銅氨纖維或莫代爾纖維與棉的混合物（鋅酸鈉法）》和GB/T 2910.6―2009《紡織品 定量化學分析 第6部分：粘膠纖維、某些銅氨纖維、莫代爾纖維或萊賽爾纖維與棉的混合物（甲酸/氯化鋅法）》。其中鋅酸鈉法的試劑配制比甲酸/氯化鋅法復雜，甲酸/氯化鋅法適用范圍較廣。檢測方法還包括AATCC20A：2007《紡織品纖維定量分析》和JISL1031.2-2005 《纖維制品的混用率試驗方法》等。
由于再生纖維素纖維都是由纖維素組成的，與天然棉纖維的化學性質具有一定共性，在溶解再生纖維素纖維的同時棉也會受到一定損傷，或者棉的絲光處理破壞了棉纖維結構，溶解時棉發生了部分降解。因此實際檢測工作中經常出現溶解殘留物呈糊狀，甚至會堵塞坩堝，難以操作，也給日常檢測工作帶來很大困難。同時現代先進工藝的運用，例如一些染色的處理和助劑的添加，使再生纖維素纖維的溶解性能下降，原來的可溶纖維沒有得到充分溶解，所以常造成測試結果不準確。因此對棉/纖維素纖維混紡織物的鑒別需要進一步的研究和改進。
3.1 試樣的預處理
GB/T 2910.6―2009《紡織品定量化學分析第6部分：粘膠或銅氨纖維或莫代爾纖維或萊賽爾纖維與棉纖維混合物（甲酸/氯化鋅法）》中明確規定：當混合物中的粘膠纖維、銅氨纖維、萊賽爾纖維或莫代爾纖維中存在活性染料，致使這些纖維不能完全溶解時，不適用本標準。所以在棉與再生纖維素纖維混紡深色面料的定量分析中，織物上染料的含量會對檢測結果的準確度造成影響。所以針對這種情況劉艷[5]通過正交試驗法得出用次氯酸鈉加保險粉混合液褪色法，彌補了單獨使用次氯酸鈉法和單獨使用保險粉法褪色的不足，對染料的剝離率較高。找到了再生纖維素纖維與棉混紡產品的定量分析中脫色方法的最佳試驗條件。
3.2 化學溶解試劑的選擇
化學分析法中最常用的是溶解法，實驗室一般以采用甲酸氯化鋅法[6]的居多，但該方法也存在一些弊端，甲酸和氯化鋅的濃度對試驗結果影響顯著，主要的原因是由于甲酸的揮發性導致甲酸的濃度與標簽上的不一致，導致試驗結果產生偏差，這就需要在配制時先對甲酸的濃度進行標定，以確保配制出的溶液不會出現濃度偏差。另外一個原因是由于氯化鋅的吸水性較強，氯化鋅極易受潮，使用的氯化鋅若受潮便會導致配制的溶液濃度出現偏差。另外，甲酸氯化鋅溶液對人體有一定的傷害，而且定量分析時耗時2.5小時，時間比較長，使用時一定要做好防護措施[7]。該方法中規定，對于溶解溫度的高低由再生纖維素纖維是否是高濕模量纖維來確定，但是在纖維的定性過程中，很難直接確定再生纖維素纖維是否高濕模量纖維，所以溶解溫度高低的確定還是要在定量的過程中進行再次確定。而且在檢測過程中也經常發現，樣品中并不是只含有一種再生纖維素纖維，而是粘纖、莫代爾纖維、萊賽爾纖維等多種纖維素纖維同時存在，在這種情況下，溶解溫度的確定更應該在溶解的過程中去再次確定。另外，在樣品是織物的時候，需要把織物拆成紗線以后剪成小段（盡可能地短），以便纖維與溶劑的接觸面積盡可能增大，使再生纖維素纖維充分溶解。
3.3 不同化學分析方法的比較
對于棉/再生纖維素纖維的定量分析，不同的標準采用的方法不同：
在AATCC20A：2007《紡織品纖維定量分析》中，使用59.5%的硫酸作為溶劑，實踐中發現，該方法在溶解棉與莫代爾纖維混紡產品的過程中，殘留物中莫代爾纖維溶解干凈。但是在溶解棉與萊賽爾混紡產品的過程中殘留物中含有未溶解的萊賽爾纖維，試驗過程中容易出現纖維粘結等情況。說明該方法對棉與莫代爾纖維混紡產品比較適用，對棉與萊賽爾纖維混紡產品的定量還有待進一步進行大量的試驗去確定合適的步驟與方法。
在JISL1031.2-2005 《纖維制品的混用率試驗方法》中，使用37%的鹽酸作為溶劑，在25℃的水浴中持續振蕩25分鐘，把再生纖維素溶解。實踐中發現，通過該方法檢測溶解的殘留物中，通過顯微鏡觀察再生纖維素纖維溶解干凈，結果比較準確，該方法對棉與再生纖維素混紡產品的定量比較適用，而且方法較為簡便。此方法與甲酸氯化鋅相比，溶解時間的控制需要控制準確，若時間短，纖維溶解不完全；若時間超過，棉纖維又會容易損失。所以，在該方法中37%的鹽酸的濃度、溶解時間和溫度對結果的影響比較明顯。因此在試驗中必須規范每一步操作。
除了上述幾種定量分析方法之外，還有其他的分析方法，李燕華、唐莉純等人[8]研究的NMMO法，以無水乙醇改性的NMMO水合物為溶劑，建立了一種溶解法，在含水率為15%的NMMO水溶液中，加入無水乙醇以改善溶液的結晶性能，以此為溶劑，測定棉與再生纖維素纖維混紡產品的含量。這種方法適用于除天絲外的所有已知再生纖維素纖維與棉的混紡產品。該方法中的核心要素N-甲基嗎啉-N-氧化物（NMMO）是一種新型環保溶劑，符合保護環境的要求。此外，FZ/T 01101―2009《紡織品纖維含量的測定 物理法》也是一種檢測中常用方法。物理法對一些常規的纖維檢測時結果比較準確，如果同一種纖維由于生產工藝的不同，導致外觀形態，包括纖維的橫截面與縱截面不盡相同時會出現結果不準，且物理法人工效率較低，操作過程復雜。
4 結語
混紡纖維中對于不同組分纖維的鑒別常見的有手工分離法、顯微鏡投影法和化學分析法。3種方法各有其特點：手工分離法方法簡單，但一般用于包纏紗、交織織物、機織物等易于拆紗且可以明確分別出不同組分纖維的情況；顯微鏡投影法實施和計算都較為復雜，且精度不高，一般用于其他方法不能鑒別的情況（棉/麻織物常用）；化學分析法應用范圍廣，可以鑒別大部分混紡織物中的纖維含量，但實施周期較長（一般1～2天），且長期接觸化學試劑也會對人體健康產生威脅。
對于再生纖維素纖維/棉混紡織物中成分的定量分析目前以化學分析法為主，但是由于再生纖維素纖維和棉成分的共性給其定量鑒別帶來了困難。目前改善方法主要集中于試樣的預處理，溶劑的選擇；但是也有文獻提出，同時利用多種鑒別方法將更科學，效率更高：如手工分離和化學溶解法綜合鑒別，先通過手工鑒別將易于分離的纖維分離出，再利用化學試劑溶解不易肉眼分別的組分。
參考文獻：
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篇3
關鍵詞：纖維素纖維；抗滲性能；抗凍性能；抗裂性能；耐久性
中圖分類號：U444文獻標志碼：A文章編號：
1672-1683（2015）001-0096-03
Research on durability of High-strength cellulose fiber reinforced concrete
LIU Jie1，ZHANG Jian-feng2，PENG Shang-shi2，XIAO Kai-tao2
（1.Construction and Administration Bureau of South-to-North Water Diversion Middle Route Project，Beijing 100038，China；2.Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）
Abstract：Efect of cellulose fiber on permeability resistance，freeze-thaw resistance，and early cracking resitance of high-strength concrete was investigated in this paper.The experimental results indicate that permeability resistance are improved and inhibited because of the addition of cellulose fiber.The freeze-thaw resistance was scarcely changed，but the plastic cracks of the concrete during the early period are inhabited which mean that freeze-thaw resistance are improved.When the water-cement ratio is the same，there are almost no changes on concrete durability of different the largest particle size of aggregate.
Key words：cellulose fiber；permeability resistance；freeze-thaw resistance；cracking resitance；durability
1概述
南水北調是優化我國水資源配置，促進經濟社會可持續發展的重大戰略性基礎工程。大型輸水渡槽作為關鍵的控制性工程，其結構不僅要有足夠的強度和承載力，還應具有良好的抗裂、抗滲和抗凍等耐久性能。南水北調中線湍河渡槽作為世界上最大的U型輸水渡槽工程，其對渡槽混凝土的耐久性能要求更高。但高強混凝土由于水泥用量大，水膠比低，使得混凝土的溫度收縮和自收縮大[1-2]，這將導致混凝土結構極易開裂。混凝土一旦出現裂縫，就會破壞結構的完整性，降低混凝土的耐久性[3]。
纖維素纖維作為一種新型的工程用纖維，與傳統的聚丙烯等合成纖維相比，其直徑和比表面積更小，因此其與水泥漿體的黏結力更強；此外纖維素纖維作為一種木質纖維，本身就具備極好的親水性，在新拌混凝土中能夠吸附一部分自由水，而且纖維基體內部有天然空腔，能夠儲存一定量的自由水，在水泥水化的過程中，這兩部分水分會緩慢釋放，促進水泥繼續水化，補償混凝土的收縮[4]；此外纖維素纖維的抗拉強度和彈性模量也比傳統的合成纖維更大。本文結合南水北調中線干線湍河渡槽工程，研究摻纖維素纖維高強混凝土的抗滲、抗凍和抗裂等耐久性能，以為摻纖維素纖維高強混凝土更廣泛應用提供一定的技術依據。
2原材料及配合比
2.1原材料
試驗水泥采用中國聯合水泥集團鄧州中聯水泥公司生產的“中聯”牌42.5普通硅酸鹽水泥，水泥物理性能試驗結果見表1；粉煤灰為河南鴨河口粉煤灰開發有限公司生產的I級粉煤灰，粉煤灰品質檢驗結果見表2；細骨料為天然砂，取自湍河渡槽工程施工現場張坡砂場，粗骨料為人工碎石，取自鄂溝西石料場；外加劑采用上海馬貝建筑材料有限公司生產的SP-1聚羧酸減水劑和PT-C1引氣劑。
試驗采用上海羅洋新材料科技有限公司生產的UF500纖維素纖維。纖維性能檢測結果見表3。
2.2配合比
混凝土設計強度等級為C50，水膠比為0.30，二級配混
表1水泥的物理性能
表2粉煤灰品質檢驗結果
表3纖維檢測結果
凝土骨料組合選擇為中石∶小石=55∶45，由于渡槽的配筋密集，鋼筋間距較小，為了更好的滿足現場澆筑要求，因此還選擇骨料最大粒徑為30 mm和25 mm的配合比，骨料最大粒徑為30 mm或25 mm時，中石∶小石=50∶50，具體配合比見表4。
表4混凝土配合比
3試驗結果及分析
3.1纖維素纖維對混凝土力學性能的影響
不同配合比的混凝土抗壓強度、軸拉強度、極限拉伸值和拉壓比結果見表5。從表中可知，摻入纖維素纖維后，抗壓強度基本無明顯變化，7 d軸拉強度則提高了7%，28 d軸拉強度則提高了4%，7d極限拉伸值基本相同，28 d極限拉伸值則提高了10%；7 d拉壓比提高了8%，28 d拉壓比僅提高了3%；隨著骨料最大粒徑的降低，28 d齡期的拉壓比也有降低的趨勢。實際上拉壓比和極限拉伸值在一定程度上表征了混凝土的抗裂性能，一般認為極限拉伸值和拉壓比越大，混凝土的抗裂性能越好，而摻入纖維素纖維的混凝土拉壓比和極限拉伸值都有一定的增加，說明纖維素纖維對提升混凝土抗裂性能是有利的。
表5混凝土力學性能試驗結果
3.2纖維素纖維對混凝土抗滲性能的影響
混凝土28 d齡期的抗滲性能部分試驗結果見表6。試驗結果表明，摻入纖維素纖維后，混凝土的滲水高度和相對滲透系數都有一定程度的降低，滲水高度降低了20%，相對滲透系數降低了約36%，降低幅度并不是很大主要是由于高強混凝土膠凝材料用量大，本身就比較密實。相同水膠比，不同骨料最大粒徑的混凝土抗滲性差別不大，其中最大粒徑為20 mm的混凝土抗滲性最好。
由此可見，摻入纖維素纖維可以明顯改善高強混凝土的抗滲性能，這主要是因為纖維的摻入增加了拌和料的剛性，減少集料沉降，減少了泌水通道的形成，增加了流體由泌水通道進入混凝土內部的難度[5]；此外，纖維還能限制混凝土基體收縮，阻止微裂縫的形成與擴展，并且還能改善孔結構，增加混凝土基體的密實程度，從而提高其抗滲透能力[6]。而且纖維素纖維內部特有的天然空腔，能夠儲存一定量的自由
表6混凝土抗滲性能試驗結果
水，在水泥水化的過程中，這兩部分水分會緩慢釋放，促進水泥繼續水化，補償混凝土的收縮。N.Banthial等人[7]系統研究了混凝土試件在不受壓力荷載、受不同壓力荷載作用下，纖維素纖維對混凝土的抗滲性能的影 響。其研究結果表明：在不受壓力荷載作用下，纖維素纖維的摻入能夠明顯降低混凝土的滲透性能；在受壓力荷載作用下，當壓力 從0增加到0.3（為試件的抗壓強度）時，素混凝土與纖維素纖維混凝土的滲透性都明顯降低；隨著壓力的增加并超過一臨界值時，素混凝 土的滲透性快速明顯增加，纖維素纖維混凝土的滲透性雖然也增加，但是其抗滲性還是要優于 相應不加壓力荷載的情況 。
3.3纖維素纖維對混凝土抗凍性能的影響
混凝土28 d齡期的抗凍性能部分試驗結果見表7。試驗結果表明，混凝土的質量損失率隨凍融循環次數的增加而增大，相對動彈模量隨凍融循環次數的增加而降低，摻入纖維素纖維后，混凝土的質量損失率和相對動彈模量基本沒有變化，說明在凍融循環初期，尤其是200次循環前，纖維素纖維對改善混凝土抗凍性能的作用并不顯著，這是因為早期混凝土的初始缺陷對其抗凍性能的影響要比纖維明顯。相同水膠比，不同骨料最大粒徑的混凝土抗凍性差別不大。
表7混凝土抗凍性能試驗結果
3.4纖維素纖維對混凝土抗裂性能的影響
混凝土抗裂性的平板試驗裝置及測試方法最早由日本大學笠井芳夫（Yoshio KASAI，1976年）和美國圣約瑟（San Jose）州立大學的kraai（1985年）提出[8]，此后平板試驗裝置的尺寸有所變化。在對混凝土因塑性收縮和干燥收縮而引起開裂問題的研究中，美國密西根州立大學Parviz Soroushian等人采用了一種彎起波浪形薄鋼板提供約束的平板式試驗裝置。此方法也被ICC-ES推薦為檢測合成纖維混凝土抗裂性能的標準方法（AC 32-2003）。
混凝土平板法抗裂試件的試驗結果見表8，平板法試件
表8混凝土平板法抗裂試驗結果
的開裂參數見表9。
表9混凝土平板法試件的開裂參數
試驗結果表明，摻入纖維素纖維后，混凝土的開裂時間延后了40 min，最大裂縫寬度減小達60%以上，平均開裂面積減少70%，單位面積的裂縫數目減少50%，單位面積的開裂面積降低更是降低85%，抗裂等級也明顯提升，這說明可有效抑制混凝土早期塑性收縮，提高混凝土的抗裂性能。相同水膠比，不同骨料最大粒徑的混凝土抗裂性能之間相差較小。一方面這是因為存在于混凝土表層的纖維阻止了表面水分的遷移，從而降低了毛細管失水收縮形成的毛細管張力；另一方面數量眾多的纖維在混凝土中形成了三維亂向分布，纖維與水泥基之間的界面黏結力、機械咬合力等增加了混凝土塑性和硬化初期的抗拉強度[10]，從而有效地抑制早期收縮裂縫的產生和發展。
4結論
（1）纖維素纖維的混凝土拉壓比和極限拉伸值都有一定的增加，其中極限拉伸值的增加幅度較大，可達到10%；抗滲性能也能得到明顯改善，滲水高度降低了20%，相對滲透系數降低了約36%，但對混凝土早期抗凍性能的作用不明顯。
（2）纖維素纖維能推遲混凝土開裂時間、減少開裂面積和裂縫數目，有效抑制混凝土早期塑性收縮，提高混凝土的抗裂性能。
（3）相同水膠比，不同骨料最大粒徑的混凝土對混凝土力學性能、抗滲性能、抗凍性能和抗裂性能影響較小。
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篇4
通過改變浴比、振蕩頻率、溶解時間，探索用75%硫酸溶解纖維素纖維與聚酯纖維混合物的定量新方法，從而達到降低試劑消耗，減少污染排放，提高檢測效率的目的。
關鍵詞：纖維素纖維；聚酯纖維；定量分析；75%硫酸法；浴比；振蕩頻率；溶解時間
纖維素纖維與聚酯纖維混紡織物在服裝面料中占有較大的比例。對這類混紡產品的化學定量分析，是按照GB/T 2910.11—2009《紡織品 定量化學分析 第11部分：纖維素纖維與聚酯纖維的混合物（硫酸法）》[1]來進行的。這種方法的優點在于：在（50±5）℃、75%硫酸溶液中，聚酯纖維不會溶解（d值為1），因而所得的檢測結果相當穩定。但我們在檢測中發現，這一方法也存在著一些不足：采用的浴比過大，試劑消耗較大；時間較長（1h），效率較低。通常，在試劑確定的情況下，影響試驗的主要因素有4個，即溶解溫度、浴比、振蕩頻率、溶解時間。因而，我們試圖通過改變其中的一些試驗條件，以便降低試劑消耗，縮短溶解時間，提高定量分析的效率。
本文對改進后條件下與GB/T 2910.11—2009標準條件下進行了對比試驗。
1 試驗準備
1.1 試劑與儀器
主要試劑：濃硫酸（密度為1.84g/mL），氨水（密度為0.880g/mL），石油醚（餾程為40℃～60℃）。
主要儀器：分析天平（精度0.0002克或以上），索氏萃取器，恒溫水浴鍋，真空抽吸排液泵，玻璃砂芯坩堝，恒溫烘箱，干燥器，250 mL具塞三角燒瓶，500 mL具塞三角燒瓶。
1.2 試劑配制
硫酸（質量分數為75%）：將700mL濃硫酸（密度為1.84g/mL）小心地加入到350mL水中，溶液冷卻至室溫后，再加水至1L。硫酸溶液濃度范圍在73%～75%（質量分數）之間。
稀氨水溶液：取80mL濃氨水（密度為0.880g/mL），用水稀釋至1L。
1.3 試樣預處理 [2]
取試樣5g左右，將樣品放在索氏萃取器內，用石油醚萃取1h，每小時至少循環6次。待樣品中的石油醚揮發后，把樣品浸入冷水中浸泡1h，再在（65±5）℃的水中浸泡1h。兩種情況下浴比均為1：100，不時地攪拌溶液，擠干，抽濾，或離心脫水，以除去樣品中的多余水分，然后自然干燥樣品。
2 試驗方法
2.1 試驗原理
用硫酸把纖維素纖維從已知干燥質量的混合物中溶解去除，收集殘留物，清洗、烘干和稱量；用修正后的質量計算其占混合物干燥質量的百分率。由差值得出纖維素纖維的百分含量。
2.2 試樣準備
從預處理過的試驗樣品中取樣，每個試樣約1g。將紗線或者分散的布樣剪成10mm左右長。把稱量瓶里的試樣烘干，在干燥器內冷卻，然后稱量。再將此試樣移到具塞三角燒瓶中，立即將稱量瓶再次稱重，從差值中求出該試樣的干燥質量。
2.3 試驗方法
方法一：按照GB/T 2910.11—2009標準，把準備好的試樣放入500 mL具塞三角燒瓶中，每克試樣加入200 mL質量分數為75%的硫酸溶液，塞上玻璃塞，搖動燒瓶將試樣充分潤濕后，將燒瓶保持（50±5）℃放置1h，每隔10min搖動一次。
方法二：把準備好的試樣放入250mL具塞三角燒瓶中，每克試樣加入100 mL75%的硫酸溶液，塞上玻璃塞，搖動燒瓶將試樣充分潤濕后，將燒瓶放入（50±5）℃的恒溫水浴鍋中振蕩30min，振蕩頻率為60次/min。
將方法一、方法二的殘留物分別過濾到玻璃砂芯坩堝，真空抽吸排液，再加少量硫酸清洗燒瓶。真空抽吸排液，加入新的硫酸溶液至坩堝中清洗殘留物，重力排液至少1min后再用真空抽吸。冷水連續洗滌若干次，稀氨水溶液中和兩次，再用冷水洗滌。每次洗滌先重力排液再抽吸排液。將坩堝和殘留物烘干，冷卻，稱重。最后用顯微鏡觀察殘留物，檢查是否已將可溶纖維完全去除。
3 試驗結果
3.1 結果計算
按GB/T 2910.1—2009 中的10.2，以凈干質量為基礎的計算方法如下：
P2=100-P1
式中：P1——不溶組分凈干質量分數，%；
P2——溶解組分凈干質量分數，%；
m0——試樣的干燥質量，g；
m1——殘留物的干燥質量，g；
d——不溶組分的質量變化修正系數。
3.2 試驗結果
按照方法一、方法二，對12塊樣品進行定量試驗，結果如表1。
通過表1可以看出，對同一樣品，采用方法一、方法二溶解后，所得的纖維素纖維含量結果基本一致。
4 結論
（1）試驗表明，采用方法二，將每克試樣加入100mL質量分數為75%硫酸，在（50±5）℃恒溫水浴鍋中振蕩30min，振蕩頻率為60次/min這一方法，對纖維素纖維與聚酯纖維這類混紡產品進行定量化學分析，是完全可行的。
（2）相對于GB/T 2910.11—2009標準中的試驗方法，方法二通過改變浴比、振蕩頻率、溶解時間這些試驗因素，不僅可以降低試劑的消耗量，減少污染的排放，同時可以大大縮短試驗所需的時間，提高定量分析的效率。
參考文獻：
[1]GB/T 2910.11—2009 紡織品 定量化學分析 第11部分：纖維素纖維與聚酯纖維的混合物（硫酸法）[S].
篇5
摘要：沙河渡槽是南水北調中線保證通水與否的重要控制工程，是目前采用預制工藝的單體自重最大的薄壁預應力輸水構件，對構件的抗裂和強度及耐久性存在極高的要求。纖維素纖維是新興的復合纖維，屬于低彈模級材料。可以大幅提高混凝土及砂漿的均質性，有效抑制早期的塑性裂縫和干縮裂縫，同時改善混凝土的抗滲性、抗凍融性及耐火性，最終達到提高混凝土的耐久性。通過現場在混凝土配合比中添加纖維素纖維的試驗，驗證纖維素纖維對于高強度混凝土性能的影響和改善，挑選適合沙河渡槽預制槽體混凝土的纖維素纖維以及摻量，達到滿足設計要求，保證沙河渡槽的工程質量。
關鍵詞：沙河渡槽；纖維素纖維；試驗；混凝土性能；摻量；分析
中圖分類號：TV68；TV431.3 文獻標識碼：A 文章編號：
1672-1683（2012）02-0145-05
Test Analysis of Cellulose Fiber in High-Strength Concrete of Shahe Aqueduct in the Middle Route of the South-to-North Water Diversion Project
WANG Bin
(Middle Route Project Construction Administration of Henan Straight CWRA,Zhengzhou 450046,China)
Abstract:The Shahe aqueduct is an important controlling engineering factor to ensure water running in the Middle Route of the South-to-North Water Diversion Project,and it is a thin-walled prestressed conveyance component using the prefabrication with the largest single unit weight,which has a high requirement for the crack resistance and durability of the component.The cellulose fiber is a new composite fiber and a material with low-elastic modulus.The cellulose fiber can increase the homogeneity of the concrete and mortar substantially,inhibit the plastic cracks and shrinkage cracks of the concrete during the early period,improve the impermeability,freeze-thaw resistance,and fire resistance of the concrete,and improve the durability of concrete ultimately.In this paper,the in-situ test of adding the cellulose fiber into the concrete is performed,which verifies the impact and improvement of the cellulose fiber on the performance of high-strength concrete.Additionally,the cellulose fiber and its content are determined to suit the prefabricated tank concrete of the Shahe aqueduct and to meet the design requirements in order to ensure the engineering quality of the Shahe aqueduct project.
Key words:Shahe aqueduct;cellulose fibers;test;performance of concrete;content；analysis
沙河渡槽是南水北調中線干線工程沙河南-黃河南的重要控制性工程，全長11.938 km；其中明渠長2.888 1 km，建筑物長9.05 km。設計流量320 m3/s，加大流量380 m3/s。
沙河梁式渡槽為雙線4槽，上部槽身為U形槽，直徑8 m，壁厚35 cm，局部加厚至90 cm，槽高8.3～9.2 m，槽頂每間隔2.5 m設0.5 m×0.5 m的拉桿，單跨跨徑30 m，共47跨；大郎河梁式渡槽共10跨，結構布置同沙河梁式渡槽。
1 纖維素纖維應用原因
沙河預應力梁式渡槽是目前國內采用流水線預制方式制作、架槽機安裝、最大的U形雙向預應力混凝土渡槽，單榀重量達1 200 t，最薄壁厚35 cm。加工難度大，對混凝土抗裂和抗滲性能要求高。
纖維素纖維是新興的復合纖維，屬于低彈模級材料。可以大幅提高混凝土及砂漿的均質性，有效抑制早期的塑性裂縫和干縮裂縫，同時明顯提高混凝土的力學性能，改善混凝土的抗滲性、抗凍融性及耐火性，最終達到提高混凝土的耐久性［1-2］。
1.1 對混凝土的阻裂作用
因纖維素纖維本身具有天然的親水性，卓越的握裹力，巨大的纖維比表面積，及較高的韌性和強度等，加入混凝土中后，在水的浸泡和外力作用下，形成大量均勻分布的細小纖維，在混凝土中呈三維立體分布，可有效的降低微裂尖端的應力集中，可使混凝土或砂漿因干縮引起的拉應力消弱或消除，阻止微裂縫的發生和擴展。
1.2 對混凝土抗滲性能的改善
纖維素纖維在混凝土中的均勻分布形成了承托體系，阻礙了表面析水和集料的沉降，降低了混凝土的泌水性，減少了混凝土的泌水通道，使混凝土中的孔隙率大大降低，故而使混凝土的抗滲性能有明顯的提高。
1.3 對混凝土抗凍融性的提高
由于混凝土中纖維素纖維的存在可以有效的減少多次凍融循環而引起的混凝土內的抗拉應力集中，阻止了微裂縫的進一步擴展，提高了混凝土抗滲性自然有利于改善其抗凍融性。
1.4 對混凝土抗沖擊性和韌性的提高
纖維素纖維有助于吸收混凝土構件受沖擊時的功能，并且由于纖維的阻裂效應，在混凝土受沖擊荷載作用時，纖維可以阻止內部裂縫的迅速擴展，故而有效的增強混凝土的抗沖擊性和韌性。
1.5 對混凝土耐久性的改善
纖維素纖維由于良好的阻裂效果，減少裂縫的發生和發展，降低了內部孔隙率，使外部環境的侵蝕、滲透減緩，裂縫的減少使結構主筋銹蝕的通道減少，從而使混凝土的耐久性得到極大的改善和提高。
綜上所述，考慮到沙河渡槽的重要性及施工特點，決定在沙河渡槽的混凝土配合比中添加纖維素纖維。
2 原材料的選用及檢驗
依據《沙河渡槽段混凝土配合比試驗技術要求》中的要求，經過市場調查和纖維素纖維在水利水電行業應用先例，初步選定瑞高實業（上海）發展有限公司的水工專用抗裂纖維（CTF-850）和上海羅洋新材料科技有限公司的UF500纖維素纖維兩種材料進行比選試驗。
3 摻纖維對混凝土性能的影響
試驗室通過對選定的兩種纖維以不同的摻量摻入預制渡槽C50F200W8混凝土后，檢測了其對混凝土拌合物性能、抗壓、劈拉、抗裂、抗彎、極限拉伸及其抗凍抗浸性能的影響。
3.1 摻纖維混凝土的抗裂性能試驗
在混凝土中增加纖維主要目的是在不影響混凝土其他性能的條件下，提高混凝土早期抗收縮裂縫的能力，增加混凝土的使用壽命。為此，首先比較驗證摻不同廠家纖維素材料后對混凝土的抗裂性能的影響。
3.1.1 試驗依據
《沙河渡槽混凝土配合比試驗技術要求》（河南省水利勘測設計研究有限公司2010）
《評定受限纖維增強混凝土塑性收縮開裂的標準試驗方法》（ASTM C1579-2006）
《水工混凝土試驗規程》（SL352-2006）
《纖維混凝土結構技術規程》（CBCS38:2004）
3.1.2 試驗方法
試驗所用基準混凝土及纖維混凝土配合比見表2［3-4］，混凝土抗裂試驗結果見表3。
試驗按照ASTM C1579美國土木工程協會（ACI）提出的試驗方法，用于比較纖維混凝土板與基準混凝土板在早期塑性階段的表面開裂情況［5］。
試驗用矩形平板模具如圖1所示，模具深102 mm，最小表面積為0.16 m2，模具尺寸為356 mm×559 mm，底部裝有兩個高為31.7 mm約束凸起，分別位于模內距各端102 mm的地方，給混凝土提供約束力，模子中央高63.5 mm的凸起則作為裂縫誘導器。
表3結果表明,基準混凝土的初裂時間為55 min，累計裂縫面積為341.6 mm2；摻纖維XW-1混凝土初裂時間為65 min，累計裂縫面積為334.4 mm2,改善率為2.1%；摻纖維XW-2混凝土在摻纖維XW-1混凝土出現較多裂縫時間內，沒有出現裂縫，較基準裂縫改善率為100%。由此可以看出XW-2產品能有效阻止混凝土早期塑性階段裂縫的發生與擴展，且纖維XW-2較纖維XW-1分散性好，具有很好的親水
性，且纖維根數多（1 590 000根/g），比表面積大，纖維間距小（0.66 mm），可顯著改善混凝土均勻性等內在品質和韌性［6］。
3.2 XW-2號纖維對混凝土拌合物性能及各強度 的影響
3.2.1 試驗配合比
試驗所用基準混凝土及纖維混凝土配合比如表2所示，只是類型為C1、C2、C3纖維混凝土的纖維素纖維摻量分別為0.9 kg/m3、1.1 kg/m3和1.3 kg/m3。
3.2.2 試驗結果
纖維素纖維XW-2內部有獨特的孔道，可以吸收一部分多余的水份，在混凝土硬化階段又可以釋放水份，促進未水化水泥顆粒的水化，對抗壓強度的增加有正面影響，但是這種效應是有限度的，當摻量超過一定量后，可能對混凝土的抗壓強度的提高不利，從表4可以看出，相對于基準混凝土（纖維摻量為0 kg/m3類型為C0）纖維混凝土的摻量為0.9 kg/m3、1.1 kg/m3
和1.3 kg/m3時,3 d抗壓強度分別降低了2%、3%和5%；7 d抗壓強度分別降低了1%、5%和6%；28 d分別降低了0%、0%和3%。試驗結果表明隨纖維摻量的增加（0 kg/m3、0.9 kg/m3、1.1 kg/m3和1.3 kg/m3)混凝土的抗壓強度有微弱的降低。
從表5、表6看出XW-2纖維以不同摻量(0 kg/m3、0.9 kg/m3、1.1 kg/m3和1.3 kg/m3)摻入混凝土，相對于（纖維摻量0 kg/m3）基準混凝土劈拉強度和黏結強度均有提高，分別提高了10%、10%、13%和12%、13%、14%。試驗可以看出XW-2纖維對混凝土的劈拉和黏結強度有增強的作用。
由表7-表10可知，XW-2纖維以不同摻量(0.9 kg/m3、1.1 kg/m3和1.3 kg/m3)摻入混凝土，相對于（纖維摻量0 kg/m3）基準混凝土抗彎強度均有提高，分別提高了6%、6%和8%。
從試驗結果可以看出，隨著纖維摻量的增加（0.9 kg/m3、1.1 kg/m3和1.3 kg/m3），相對于基準混凝土，摻纖維混凝土的試件28 d齡期的軸拉強度分別增加了15%、20%和20%，極限拉伸值分別增大7%、9%和10%，動彈模量增大9%、10%和10%。
3.3 混凝土耐久性試驗
3.3.1 抗滲性能
混凝土試件經28 d標準養護后采用逐級加壓法測試抗滲性能，4組混凝土試件(纖維摻量為0 kg/m3、0.9 kg/m3、1.1 kg/m3和1.3 kg/m3)抗滲等級均大于W8，滿足配合比設計技術要求。
3.3.2 抗凍性能
試件經28 d標準養護后采用快凍法進行200次凍融循環試驗，4組試件（纖維摻量為0%、0.9%、1.1%和1.3%)均未達到相對動彈模量下降至初始值的60%或質量損失率達5%界限值。混凝土凍融試驗成果見表12和13。
3.3.3 試驗結果分析
在凍融循環過程中測定試件的動彈性模量屬于非破損試驗，且動彈模試驗可以反映試件內部的凍融損傷情況。由試驗測得的素混凝土和摻（0.9 kg/m3、1.1 kg/m3和1.3 kg/m3）纖維混凝土試件的動彈性模量列于表12，重量損失率列于表13。凍融循環后實際測得的動彈模與初始動彈模的比值百分數稱為相對動彈模。
試件經28 d標準養護后采用快凍法進行200次凍融循環試驗，4組試件均未達到相對動彈模量下降至初始值的60%或質量損失率達5%界限值。從相對動彈性模量試驗數據分析，摻入纖維后混凝土抗凍性能有所提高，其范圍為9 %~14%；對質量損失率影響不大。
4 試驗結論
通過在預制渡槽C50F200W8一級配泵送混凝土中摻入纖維后的一系列試驗得出如下結論。
① XW-2號纖維較XW-1號纖維能更好的提高混凝土的抗裂性能。
② XW-2號纖維以0.9 kg/m3、1.1 kg/m3和1.3 kg/m3（質量分數）摻入預制渡槽C50F200W8一級配泵送混凝土后，相對于不摻纖維混凝土的抗壓強度略有降低，抗劈拉強度分別提高了10%、10%和13%，混凝土的黏強度分別提高了12%，13%和14%，抗彎強度分別提高了6%、6%和8%，軸拉強度分別增加了15%、20%和20%，極限拉伸值分別增大9%、10%和10%，動彈模量增大7%、9%和10%。
XW-2號纖維以0.9 kg/m3、1.1 kg/m3和1.3 kg/m3摻入預制渡槽C50F200W8一級配泵送混凝土后對抗凍抗浸性能，較基準有較大改善。
③ 從試驗結果可以看出，摻（0.9 kg/m3、1.1 kg/m3和1.3 kg/m3）XW-2號纖維相對于不摻纖維混凝土除抗壓強度不利外，對于其它性能很有益，尤其是對抗裂性能的提高十分顯著，這樣可以有效抑制混凝土澆筑后由于震動、干縮等原因形成的微裂縫的擴展，延長混凝土的使用壽命，但隨纖維摻量的增加（0.9 kg/m3、1.1 kg/m3和1.3 kg/m3）對混凝土性能的提高不是很明顯，綜合考慮，最終推薦XW-2號纖維的摻量為0.9 kg/m3。
5 結語
沙河渡槽采用試驗推薦摻量將纖維素纖維應用于預制槽片的混凝土配合比中，截止2012年3月，預制90榀槽片。經持續觀察，混凝土表面的溫度裂縫及干縮裂縫大為減少，證明參加了纖維素纖維的混凝土，能有效提高混凝土早期抗裂能力，并能控制后期裂縫的的擴展。
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篇6
2、棉花的用途以直接供應棉紡工業為主。
3、棉花是植物纖維,就是纖維素纖維,是多環葡萄糖聚合物
4、蠶絲是動物纖維,就是蛋白質纖維,是十八種氨基酸的聚合物
篇7
塞拉尼斯集團是全球領先的化工技術和特種材料公司，Clarifoil公司借助醋酸纖維業務生產的二醋酸纖維素醋片，多年來致力于二醋酸纖維素薄膜產品的研發和創新。其實，Clarifoil是上世紀40年代就已經面世的一種材料，因其具有透明度高、透氣性好、彈性強等特征，英格蘭德比塞拉尼斯工廠的技術員們從未停止對這項產品進行創新，不斷發掘它的新用途，適用范圍不僅涵蓋3D眼鏡和熱吸塑食品容器，也包括高檔包裝和標簽。Clarifoil公司市場部經理池萍介紹說：“Clarifoil的客戶覆蓋全球眾多高檔食品、化妝品及制藥領域的印刷企業、紙箱企業、零售商、包裝購買企業、出版社及設計單位等。”
Clarifoil是一種厚度為14～500微米的透明及彩色薄膜，分為亮光、啞光、半啞光表面等幾種類型。人們第一眼看到Clarifoil的直觀感受是色彩豐富且亮度高，有的看起來像綢緞，有的還有鏡面效果，觸摸起來非常細滑。這種兼顧視覺呈現和手感效果的薄膜可以令高檔包裝更美觀、更有特色。
Clarifoil系列產品擁有不同特性。比如主要應用于冰淇淋、甜食、餅干、風味小吃等包裝上的珠光膜，Clarifoil公司將其改良成為一種混合了不同顏色的透明復合膜，覆膜后仍可以看到原來底紙的顏色，同時復合膜又為包裝產品添加了絕佳的光澤和顏色效果。此外，如果客戶希望產品覆膜后有絲質的效果，可以選擇Clarifoil公司提供的半啞光膜，其特點是具有緞面效果，可用來設計香水及高端化妝品、酒類產品的包裝。最重要的是，所有Clarifoil公司出品的復合膜都擁有先進的防劃痕、防標記性能，大大滿足了當前高檔商品對于包裝完全透明且表面光滑的需求，這也使得其他薄膜企業難以望其項背。
Clarifoil能為客戶帶來多種價值。一方面，因其本身的木漿材質性能，Clarifoil產品可以在完成覆膜工序之后直接印刷，且吸墨性和油墨附著力都非常強，完全解決了手工貼標時會沾到油墨的后顧之憂。跟紙張一樣，Clarifoil產品表面可以直接進行燙印、上膠等處理。另一方面，Clarifoil采用木漿纖維素等天然可再生資源制造而成，基材木漿中不含瀕危硬木材，采自經營性林場，具有可循環使用和可堆肥的優點，可以完全降解。目前，Clarifoil在北美和歐洲市場的應用已經非常廣泛，又因其可與食品接觸的安全性，且透明度及透氣性較好，國外的一些海鮮品包裝、高檔蛋糕包裝都開始采用這種包裝材料。
不過，Clarifoil進入中國市場不過短短十年時間，池萍說：“目前我們的客戶主要是為國外一些高檔產品提供包裝的企業。”任何一種新產品進入市場，都會經過一個導入期，消費者需要一個認知過程，最后才能認可并忠實于產品。“只要大趨勢沒有問題，Clarifoil的推廣和普及就不會有問題。”池萍對中國的市場前景信心滿滿。
篇8
關鍵詞 米曲霉；固態發酵；纖維素酶活
中圖分類號 S147.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）08-0197-02
Abstract The culture conditions affected the production of cellulose enzyme by Aspergillus oryzae，such as carbon source，nitrogen source，initial pH，water content，culture temperature，culture time，etc.The results showed that when the carbon source was bran，nitrogen source was powder of bean cake，initial pH value was 6.5，moisture content was 50%，culture temperature was 30 ℃，training time was 60 h，the cellulose enzyme activity produced by Aspergillus oryzae was the highest.
Key words Aspergillus oryzae；solid-state fermentation；cellulose enzyme activity
我國農作物秸稈的利用率普遍很低，多數作物秸稈都作焚燒處理，對環境的污染很大。作物秸稈中含有豐富的有機質、氮、磷、鉀等作物生長所需的營養元素，如果能得到合理的利用，將會為人類帶來巨大的收益。作物秸稈的處理方式有物理、化學、生物方法，其中生物降解具有污染少、能耗低等優點[1]。作物秸稈中含有豐富的纖維素，纖維素在纖維素酶的作用下可以水解生成單糖被作物和微生物利用，但纖維素不易被降解，幾十年來，人們對于纖維素的預處理及酶水解過程進行了大量研究，其中纖維素酶的使用大大提高了纖維素的降解率[2]。
米曲霉屬半知菌亞門絲孢綱絲孢目從梗孢科曲霉屬真菌中的一個常見種。米曲霉（Aspergillus oryzae）是纖維素酶的主要生產菌種之一。工業用米曲霉菌種所產的酶系較多、酶系組成較復雜[3]，國內對該菌株的相關研究并不多，對其酶系在工業發酵過程中受到的影響因素及其作用機理并不十分了解，從而導致在工業生產過程中不能夠十分精確地控制米曲霉的產酶過程，限制了這一傳統的食用菌株在工業應用領域的進一步拓展[4]。本試驗對米曲霉M1102產纖維素酶在固體發酵過程中所受的影響及活性變化進行了研究，以期為米曲霉產纖維素酶的工業化生產提供相關的理論依據。
1 材料與方法
1.1 供試材料
1.1.1 菌種。米曲霉菌株M1102，來自中國菌種保藏中心。
1.1.2 培養基與主要試劑。斜面培養基：土豆培養基（PDA）；液體種子培養基：豆餅粉5 g/L，蛋白胨5 g/L，蔗糖10 g/L，MgSO4 0.3 g/L，K2HPO4 0.3 g/L，調節pH值至7.0；營養鹽溶液：NaCl 2 g/L、KH2PO4 1.5 g/L、CaCO3 0.5 g/L、MgSO4 0.5 g/L，調節 pH值至7.0；固體培養基：木質纖維素培養基；主要試劑：麩皮、稻殼粉、玉米粉、玉米芯粉、葡萄糖、蔗糖、豆餅粉、干酪素、蛋白胨、硫酸銨、尿素。
1.1.3 儀器設備。酒精燈、接種環、超凈工作臺、高壓蒸汽滅菌鍋、pH測定儀、紫外分光光度計、水浴鍋、恒溫培養箱、電子天平、控溫搖床。
1.2 試驗方法
1.2.1 培養方法。一是米曲霉種子液制備：將米曲霉接種于PDA斜面上進行活化，用接種環挑取一環接種于250 mL三角瓶的種子液中，裝液量為50 mL，30 ℃，180 r/min，培養24 h。二是固體培養：在250 mL三角瓶中加入10 g風干后過篩的木質纖維原料和5 mL營養鹽溶液，拌勻，121 ℃滅菌30 min，冷卻后將種子液以3%的接種量接種于固體培養基中，32 ℃下培養60 h，測定其產纖維素酶活[5]。粗酶液的制備：每1g固態培養物加入磷酸緩沖溶液5.0 mL（pH值 7.2），室溫下浸提1 h，10 000 r/min離心10 min，上清液即為粗酶液。
1.2.2 培養條件的優化。一是碳源對纖維素酶活的影響：分別用3%含量的麩皮、稻殼粉、玉米粉、玉米芯粉、葡萄糖、蔗糖作為培養基的碳源，其他成分同初始培養基，培養結束后測定其纖維素酶含量[6]。二是氮源對纖維素酶活的影響：分別以2%的豆餅粉、干酪素、蛋白胨、硫酸銨、尿素作為培養基的氮源，其他成分同初始培養基，培養結束后測定培養基中纖維素酶含量[6]。三是發酵條件優化：采用優化后的最佳發酵培養基，在固定其他發酵條件的基礎上，逐一對發酵培養的初始pH值、培養基含水量、培養時間、發酵溫度等培養條件進行優化。
1.2.3 纖維素酶活的測定方法。采用GB-羧甲基纖維素法（CMC法）。
2 結果與分析
2.1 培養基碳源對纖維素酶活力的影響
酶誘導物和酶蛋白質前體同時對纖維素酶的合成有調控作用，酶誘導物一般為可利用的碳源，纖維素作為酶誘導物對纖維素酶的產生有重要作用。從圖1可以看出，在培養基其他基礎營養成分不變的前提下，改變碳源含量后，米曲霉產纖維素酶活發生顯著變化，其中碳源為麩皮時纖維素酶活最高；稻殼粉和玉米芯粉次之，為最高酶活的72%和68%；玉米粉和蔗糖為最高酶活的60%和37%；碳源為葡萄糖時纖維素酶活最低，僅為最高酶活的30%。當碳源中纖維素含量豐富時，米曲霉產纖維素酶活力高，這是由于纖維素作為酶誘導物能刺激纖維素酶的產生，將其分解為可利用的單糖，而葡萄糖和蔗糖作為碳源時，米曲霉能直接利用其作為碳源，所以抑制了纖維素酶的產生。
2.2 培養基氮源對纖維素酶活力影響
氮源是酶蛋白質前體的主要來源，因此氮源的類型和性質同樣會影響纖維素酶的合成和分泌。選擇不同氮源作為單一氮源進行發酵試驗，來考察其對米曲霉產酶的影響。
從圖2可以看出，在試驗選用的5種有機和無機氮源中，以豆餅粉作為氮源時米曲霉所產纖維素酶活性最高；干酪素和蛋白胨次之，纖維素酶活是豆餅粉作為單一氮源時活性的96%和81%；當分別以硫酸銨和尿素為單一氮源時，米曲霉所產纖維素酶活性僅為最高酶活性的70%和68%。由此表明，有機氮源對纖維素酶活的影響大于無機氮源，這可能與有機氮源中營養成分含量多元化有關。
2.3 培養基初始pH值對纖維素酶活力的影響
微生物在生長繁殖和代謝過程中，由于營養物質被分解利用和代謝產物的形成與積累，導致培養基pH值發生變化，而培養基初始pH值不僅影響微生物的生長繁殖，且對其產酶情況有顯著的影響。在優化培養基碳氮源基礎上，調節初始pH值為4.0～9.0來考察米曲霉產酶活性的變化。從圖3 可以看出，米曲霉產生纖維素酶的最佳初始pH 值為6.0～7.5，當培養基初始pH值為5.5，米曲霉仍能產生相對于最高活性 72%的纖維素酶；而當培養基初始pH值調至8.0 時，米曲霉產生纖維素酶活性則迅速下降至最高酶活性的34%。試驗表明米曲霉產纖維素酶的pH值適應范圍較寬，但過酸或過堿的環境不利于纖維素酶的生產。這可能是由于過酸或過堿的環境不利于米曲霉生長或破壞了纖維素酶活力。
2.4 培養基含水量對纖維素酶活力的影響
水分是微生物生長代謝的重要物質，在固體發酵中，水分對微生物活性有重要影響。從圖4可以看出，隨著培養基中含水量的增加，米曲霉產纖維素酶活呈現先增高后降低的趨勢，當培養基含水量為50%時，纖維素酶活最高。所以含水量過高或過低都會抑制米曲霉生長，這可能是由于低水分使米曲霉培養基中的營養物質溶解性降低，抑制了米曲霉生長；當水分含量過高時，培養基過于黏稠，破壞了培養基的多孔結構，降低了其透氣性，而米曲霉是耗氧微生物，低氧環境不利于其生長。
2.5 培養溫度對纖維素酶活力的影響
微生物最適宜的溫度范圍一般為16～30 ℃，最高溫度在37～43 ℃，溫度過高或過低均不利于米曲霉生長。從圖5可以看出，在30～35 ℃時，纖維素酶活最高，溫度過低或過高都會降低纖維素酶活。這是由于，當溫度過低時，米曲霉生
長緩慢導致產生纖維素酶少，而且低溫環境會降低酶活力；當溫度過高時，米曲霉會由于高溫而出現老化現象，抑制了纖維素酶產生，并且高溫容易使纖維素酶失活。
2.6 培養時間對纖維素酶活力的影響
微生物處于不同的生長期時，其相應的生長代謝機理也不同。從圖6可以看出，隨著培養時間的延長，米曲霉產纖維素酶活呈先升高后降低的趨勢。當培養至60 h時，纖維素
酶活最高。這是由于培養初期米曲霉處于繁殖階段，產生孢子數量有限，故分泌的纖維素酶少；而在培養后期，由于米曲霉出現老化，導致纖維素酶分泌量減少。
3 結論
本試驗研究了米曲霉菌株M1102在不同固體發酵條件下產纖維素酶的變化。結果表明：當碳源為麩皮，氮源為豆餅粉，初始pH值為6.5，含水量為50%，培養溫度為30 ℃，培養時間為60 h時，米曲霉產纖維素酶活力最高。為了深入了解米曲霉固體發酵產纖維素酶的影響因素，還需要對纖維素酶的生產條件和作用機理做更深一步的研究。
4 參考文獻
[1] 袁喜慶.秸稈生物降解技術的效應[J].現代農業科技，2011（4）：261.
[2] 湯鳴強，鄭 挺，曾小芳，等.釀造醬油米曲霉產中性蛋白酶提取與酶學性質研究[J].中國調味品，2008（348）：38-40.
[3] 高曉梅，李楊，劉曉輝，等.固態發酵法生產大豆多肽的初步研究[J].山東農業科學，2014（7）：78-81.
[4] 孫春華，燕磊，常維山，等.不同碳源和氮源對米曲霉產酶影響的研究[J].西南農業學報，2007，20（5）：986-990.
篇9
關鍵詞：纖維素黃酸酯；鎳網值；細均化器；溶解效；措施改進
中圖分類號：TQ352 文獻標識碼：A
我公司在20世紀90年代引進了奧地利Lenzing公司粘膠短纖維生產設備，自1998年起公司設備投入運行已10多年，部分設備老化進行了相應的部分更換及工藝技術優化。
1 纖維素黃酸酯生產過程
纖維素黃酸酯是漿粕（包括棉漿、木漿和竹漿，即聚合度不同的纖維素，以不同的比例混合）與NAOH（浸漬堿液）反應，將纖維素上直立鍵上的羥基氫奪走使纖維素活化生成堿化纖維素，然后通過物理方法（壓榨、粉碎）將反應結束后的多余堿液去除掉得到膨松的堿纖維素，堿纖維素在老成箱內與氧反應將纖維素進行氧化降解，調整其平均聚合度。在真空條件下堿纖維素與二硫化碳進行反應形成纖維素黃酸酯。黃化后纖維素黃酸酯在溶解系統內進行研磨、粉碎、乳化，制得合格的溶解性粘膠。
2 溶解性粘膠指標分析
溶解性粘膠的分析包括半分析和全分析。半分析是指測定鎳網值和粘度，每批溶解性膠都要進行測量，半分析操作相對簡單，現由車間自己測量。全分析包括溶解性粘膠的甲纖、含堿、鎳網值、粘度、酯化度。由于本文主要介紹粘膠溶解優化后對鎳網值、粘度影響，因此下面將分別介紹鎳網值及粘度測定方法及測定目的。
2.1 鎳網值的測定
2.1.1目的。了解纖維素黃酸酯溶解效果，以便對纖維素黃酸酯生產系統參數調節，穩定生產。
2.1.2 所需儀器。 500ml取樣杯；電動攪拌器；筒狀粘膠過濾器皿；量筒（250ml）；秒表； 鎳網250目。
2.1.3 測定步驟。加入150ml蒸餾水于500ml取樣杯中，然后再加入溶解好的纖維素黃酸酯100ml，開啟電動攪拌器攪拌1分鐘使混合均勻，然后靜置30秒鐘，將粘膠全部倒入筒狀過濾器皿中，從流出第一滴開動秒表，測定常壓下一分鐘流出體積，即為此批纖維素黃酸酯鎳網值。
2.1.4 注意事項：（1）測量用鎳網提前放入筒狀粘膠過濾器底部壓實，避免纖維素黃酸酯不經過鎳網。（2）測量用鎳網每批進行更換新的，保證測量準確。
2.2 溶解后纖維素黃酸酯粘度測定
2.2.1 目的 。纖維素聚合度大小直接影響著粘膠的粘度，粘度高低會影響過濾紡絲，需要控制。
2.2.2 原理。落球法：以鋼球經過上下兩刻度（20cm）之間的時間來表示。
2.2.3 儀器。粘度管；恒溫水浴；鋼球（0.130±0.001g，d=1/8英寸）；秒表；0～50℃溫度計。
2.2.4 測定步驟。將粘膠倒入粘度管中，浸入20度水浴中恒溫20分鐘，然后投入鋼球，用秒表記錄鋼球經過上下兩刻度（20cm）之間的時間，以表示粘度的大小。
2.2.5 計算。粘度（S） = 鋼球經過20cm所經過的時間。
2.2.6 注意事項：（1）自粘度管中間落下，不要接觸粘度管內壁。（2）銹的鋼球，其影響重量和摩擦力。（3）對粘度影響很大，應該在20度時恒溫后測定。（4）傾倒時不要產生氣泡。
3 纖維素黃酸酯溶解系統改善
3.1 纖維素黃酸酯溶解問題。纖維素黃酸酯溶解效果不好，溶解性粘膠鎳網值低，同時溶解粘膠粘度與紡絲要求粘度差距大，對生產過濾系統、紡絲成型都造成一定問題。
3.2 纖維素黃酸酯溶解問題分析。溶解系統即粘膠生產工藝中將黃化制成纖維素黃酸酯溶解在低溫堿溶液（本行業領域內通常把2℃-5℃的堿稱為低溫堿）里經溶解循環泵、細均化制得一定組成的粘膠溶液的工藝過程。溶解效果的好壞，直觀反映是溶解膠網值低、粘膠過濾性能差。從溶解過程發現在溶解過程中管道壓力、粘膠泵功率以及溶解曲線，這三方面的數據反映每一批纖維素黃酸酯的溶解效果的好壞。目前溶解系統的主要由溶解循環泵、溶解機攪拌、細均化器構成。溶解循環泵又名雙螺桿泵：電機功率45Kw，工作能力100m3/h，轉速805rpm，起到輸送及循環粘膠作用；溶解機：容積40-50m3，攪拌電機功率2.2kW，轉速24rpm，黃化后的粘膠循環、溶解，貯存粘膠；細均化器：電機功率45kW，工作能力60m3/h～ 70m3/h，均化間隙2mm～4mm，將粘膠中的膠塊粉碎，使其充分溶解，利于過濾和熟成。
3.3 纖維素黃酸酯溶解問題解決。確定了問題重點，我公司對細均化器齒盤進行了拆檢，發現細均化器齒盤齒由于長時間使用磨損嚴重，纖維素黃酸酯不能很好的被粉碎，進而影響纖維素黃酸酯溶解效果。查明了問題，我公司安排對一組溶解系統進行改造試驗，更換新的細均化器用齒盤，通過改造測得相關溶解系統數據見表1。細均化器更換齒盤后，纖維素黃酸酯溶解明顯改善，鎳網值得到提高，溶解性粘膠粘度下降同時與紡絲要求粘度差距降低；溶解循環管道壓力和粘度泵功率不同程度的上升，且漲幅較大。從更換前后數據對比看細均化器更換齒盤后粘膠的溶解效果得到了改善。對溶解曲線進行比較，從溶解開始到溶解平穩，更換后所用的時間明顯比更換前所用的時間要少10分鐘左右。
結語
通過長期工藝生產對溶解系統數據統計及總結，我們根據溶解系統過程中反應的出來的數據進行整理總結，對均化齒盤進行有目的的更換、修復，使纖維素黃酸酯溶解效果得到改進，優化溶解系統、保證過濾性能，減小對紡絲成型影響。
篇10
關鍵詞 纖維素降解茵；篩選；鑒定；酶活
中圖分類號 093-331 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2012)02-0034-02
纖維素是自然界中儲存量最大、分布最廣泛的可再生天然碳水化合物，其主要存在于秸稈、木材等高等植物的細胞壁中，每年通過光合作用可生產纖維素逾10億t。然而纖維素難以降解，導致其利用具有一定的局限性。目前，降解纖維素最有效、最經濟的方法是生物降解法，即通過細菌、放線菌以及真菌等生物產生的纖維素酶來催化降解纖維素。因此，尋找和馴化產生高效纖維素酶的微生物是有效降解纖維素的前提條件。該研究從土壤中篩選降解纖維素的菌株，并對其產酶條件進行研究，以為纖維素的降解和合理利用提供一定的資源。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
1.1.1 樣品來源。樣品取自重慶市縉云山落葉覆蓋的腐殖層土壤。
1.1.2 培養基。LB培養基、剛果紅培養基、羧甲基纖維素培養基。
1.2 試驗方法
1.2.1 纖維素降解菌的初篩和純化。纖維素降解菌的初篩和純化按照盧月霞等的方法進行。
1.2.2 纖維素降解菌的復篩。分別將純化后的單菌落點樣于剛果紅培養基中，每個平板點1個菌種，且只點3個樣，降解圈直徑(D)與菌落直徑(d)比值的大小可以直接反應纖維素酶活的相對大小。因此，篩選降解圈直徑與菌落直徑比值最大的菌落，即為纖維素高效降解菌，用CMC培養基作斜面培養，4℃保存。
1.2.3 16srRNA測序。使用小量細菌基因組DNA抽提試劑盒對纖維素降解菌進行基因DNA提取，以此為模板，以通用引物8F和1495R進行PCR擴增16srRNA。PCR體系為：D.W14.5μL，Buffer(Mg2+free)2.5μL，Mg2+1.5μL，dNTP2μL，上游引物1μL，下游引物1μL，模板2μL，Taq酶2U。反應條件：95℃預變性5min，94℃變性1min，56℃退火1min，72℃延伸1.5min，35個循環，擴增結束后72℃延伸10min。擴增后的PCR產物用1％瓊脂糖凝膠電泳(100V,30min)進行分析，將在1000-2000bp出現較亮條帶的樣品送去寶生物公司進行測序。
1.2.4 纖維素酶酶活的測定。按照李慧君等的方法進行粗酶的提取，同時通過DNS顯色檢測酶活，葡萄糖標準曲線的繪制以及酶活的檢測具體操作參照GB20287-2006。酶活力單位(U)：1mL原樣酶液，1min產生1μg葡萄糖定義為
1 個酶活力單位。
1.2.5 降解菌培養條件的優化。研究不用培養溫度、pH值、碳源、氮源對其產酶的影響，并在各因子最適條件下培養該菌，檢測其產酶酶活。
2 結果與分析
2.1 纖維素降解菌的篩選與純化
經過初篩，得到12株具有降解能力的菌株，再經過復篩得到5株較強降解能力的菌株，其中以菌株X10的降解能力最強，初步判斷該菌為纖維素降解菌。菌株XIO點樣培養后透明降解圈如圖1所示(經過1mol/LHCI處理呈藍紫色)，測定其D：d=2：21。
2.2 測序結果
經過對該菌的16srRNA測序，測得其序列。通過在，GENBALK中使用BLAST進行對比，可見該菌和氧化微桿菌(Microbacteriumoxydans)有99％的同源性，可判斷該菌屬于氧化微桿菌。
2.3 纖維素酶活的測定
測得每8h的粗酶CMC酶活曲線如圖2所示。可見在40 h的時候酶活達到最大，酶活值為51.59U。
2.4 降解菌培養條件的優化
2.4.1 培養溫度對產酶的影響。將菌株X10分別接種于5個150ml的羧甲基纖維素培養基中，并分別在25、30、35、40、45℃下培養，40h后，測定定其CMC酶活，結果如圖3所示。可以看出，當溫度為30℃時，酶活最高。因此，30℃為該菌產酶的最適溫度。
2.4.2 培養起始pH對產酶的影響。將菌株X10分別接種于5個150mL羧甲基纖維素培養基中，并將其起始pH值分別調至6.0、6.5、7.0、7.5、8.0,培養40h后，測定其CMC酶活，結果如圖4所示。可以看出，當pH值為7.5時，酶活最高。因此，7.5為該菌產酶的最適pH值。
2.4.3 不同碳源對產酶的影響。分別以CMC-Na、微晶纖維素、葡萄糖、蔗糖、葡萄糖+CMC-Na,葡萄糖+微晶纖維素、蔗糖+CMC-Na、蔗糖+微晶纖維素為碳源，添加量均為2％。培養纖維素降解菌。40h后，測定其CMC酶活，結果如圖5所示。可以看出，以葡萄糖+微晶纖維素為碳源的酶活最高，因此，該組合碳源為該菌產酶的最適碳源。向時可以看出，含有蔗糖的碳源，無論是單一的蔗糖還是含蔗糖的組合碳源，酶活都是0，可見蔗糖對該菌產酶或生長可能具有抑制作用。
2.4.4 不同氮源對產酶的影響。分別以0.12％的蛋白胨、酵母浸粉、牛肉膏、蛋白胨+牛肉膏、NH4NO4、(NH4)2SO4、NH4cl、酵母浸粉+NH4NO3、尿素為氮源，添加量均為0.2％，培養菌株。40h后，測定其CMC酶活，結果如圖6所示。可以看出，該菌對有機氮的利用強于對無機氮的利用。在有機氮源中以蛋白胨+牛肉膏組合為最佳，同時發現無機氮中以尿素最差，其酶活為0，可見，尿素對該菌產酶或生長可能也具有抑制作用，因此，該菌產酶的最適氮源為蛋白胨+牛肉膏復合組合。
2.5 在最適條件下培養該菌
根據以上結果，配制以葡萄糖+微晶纖維素(1：1)為碳源，以蛋自胨+牛肉膏(1：1)為氮源的培養基，pH值7.5，并在最適溫度30℃的條件下培養40h，測得其酶活達到了67.44U。
