[发明专利]一种植物纤维可及度的检测方法

说明书

本发明公开了一种植物纤维可及度的检测方法，其中包括纤维可接触面积及化学试剂对纤维的可及度。以植物纤维为原料，利用化学试剂H₂O₂溶液、NaOH溶液与木质素的反应切断木质素、半纤维素、纤维素之间的立体结构，打破纤维素的结晶区，从而使活性基团裸露，再利用外来机械力打破植物纤维紧密的二层组织结构，从而使纤维帚化，增加纤维可接触面积及孔道大小，最后利用混合染色剂中大分子直接黄与芝加哥天蓝6B对纤维羟基结合力的强弱来判断纤维可接触面积及化学试剂对纤维可及度的大小，本发明具有操作简单、无毒无害、成本低廉等优点，是一种绿色环保的植物纤维可及度检测方法。

技术领域

本发明涉及植物纤维可及度检测技术领域，具体涉及一种操作简单、结果准确的植物纤维可及度及纤维可接触面积的检测方法。

背景技术

每年，全国各地植物高值利用率低于50％，其中大部分植物的是被作为燃料、肥料，甚至直接丢弃等，因此，对天然植物资源的高附加值利用尤为重要，这不仅解决了资源的浪费，也避免了低值利用中对环境造成的污染。近年来，随着化石资源的日益枯竭以及过度使用，以天然植物纤维为基体代替不可再生资源生产具多功能的复合材料已引到众多科研学者的研究兴趣。究其原因，主要是因为原材料天然纤维具有无污染、可再生的优势，且天然纤维复合材料的生产具有工艺简单、成本低廉、能耗较低等优点。在分子结构上，天然纤维原料主要由纤维素、木质素、半纤维素构成，木质素与半纤维素通过共价键连接，而纤维素被镶嵌于其中形成一个致密的三维网络结构；在组织结构上，天然纤维原料是由初生壁和次生壁结构构成，其中次生壁被分为S₁、S₂、S₃三个亚层，S₂层最厚，每一层之间紧密结合形成类空心圆柱结构，这使得纤维可及面积大大降低，极大的限制了天然植物纤维复合材料的发展。

为了增加植物纤维可及面积以至于增加纤维的反应活性位点，一般在合成纤维复合材料之前需要对纤维进行预处理，预处理的手段一般包括：物理法、化学法、生物法以及组合预处理法，这些预处理的方法主要是从两个方面增加纤维可及度，一是，利用外来机械力打破植物纤维紧密的二层组织结构，从而使纤维帚化，增加纤维可接触面积及纤维外部孔道；二是，利用化学试剂切断木质素、半纤维素、纤维素之间的三维立体连接，打破纤维素的结晶区，从而使三大素的活性基团裸露。无论是哪种方式，其主要的目的是为了增加植物纤维对化学试剂的可及度。植物纤维可及度的检测主要包括化学法和物理法这两大类，化学法包括：水解法、吸碘法、吸溴法等，物理法包括：X射线衍射法、红外光谱法、差热分析法、反向色谱法等，在化学法检测纤维可及度上存在诸多缺点，例如：毒性大、化学试剂不易回收、结果误差大等，就目前科研而言，诸多科研学者已不再选择传统化学法测量纤维可及度。物理法是目前最为认可的检测纤维可及度的方法，具有结果准确、周期短、污染少等优势，但不乏也存在稍许缺陷，例如：检测仪器普及性不高，成本较大，而使用仪器直接检测的是纤维素结晶区转变为无定形区的占比，而间接反映出纤维可及度的大小，但不能反映出纤维帚化程度。

因此，寻找一种既能检测纤维化学试剂可及度又能反映出纤维帚化程度的方法尤为重要，本发明拟在传统测量纤维帚化程度的染色法的基础上，使用染色剂染色后，利用染色颜色差异性简单明了的反映出纤维化学试剂可及度及纤维帚化度，这种方法无毒无害、操作简单、成本较低，其准确的结果也能够为纤维功能性材料的合成提供理论依据。

发明内容

本发明的目的是提供了一种操作简单、结果准确的植物纤维可及度(包括化学试剂可及度及可及面积)的检测方法。

本发明的技术方案如下：一种植物纤维可及度的检测方法，包括如下步骤：

步骤1：将植物粉碎成植物碎片；

步骤2：将植物碎片投入到装有H₂O₂溶液、NaOH溶液、Na₂SiO₃·9H₂O溶液，螯合剂二乙基三胺五乙酸混合的反应器中，并配置成植物样本；