时间:2017-07-14 15:35
常用的木质纤维素原料预处理的物理方法有:
机械粉碎、高能辐射、微波处理和高温分解等,主要目的是通过改变原料的物理结构来增加纤维素与酶接触的表面积。 可再分散性乳胶粉是一种的辅助性粉末状材料,加水后有较好的黏度和弹性。一般当作助剂来使用,混合到各种涂料或砂浆中,能改善该类产品的施工性能,能有效提高施工效率同时获得更好的施工质量。
1.1机械粉碎
用球磨、振动磨、辊筒等将纤维素原料进行粉碎处理,木质素仍然被保留,但木质素和半纤维素与纤维素的结合层被破坏,半纤维素、纤维素和木质素的聚合度降低,纤维素的结晶构造改变。粉碎处理可提高反应性能和提高水解糖化率,有利于酶解过程中纤维素酶或木质素酶发挥作用。粉碎处理提高糖化率的程度有限,且能耗较高,占工艺过程总耗能的50%~60%,对有些材料,粉碎处理也不一定合适。
1.2高能辐射
高能辐射(γ射线、电子辐射等)可使纤维素物质的聚合度降低,结晶度减小,吸湿性增加,这些都有利于纤维素的酶水解。辐射处理的成本达138~156美元/t。比研磨成本还高,目前还很难用于大规模生产。 纤维增强混凝土按纤维力学性能可分为高弹性模量纤维混凝土和低弹性模量纤维混凝土。高弹性模量纤维混凝土在未产生裂纹之前, 因纤维弹性模量较高,根据“ 混合定律” , 复合材料的弹性模量随纤维掺量增加而增加, 开裂后主要是纤维受力。低弹性模量纤维混凝土一般易发生较大的蠕变, 在裂缝形成发展阶段,纤维承受大部分应力, 在持续的高应力作用一定时间后, 复合材料会产生显著的变形。 目前, 高弹性模量纤维混凝土和低弹性模量纤维混凝土中比较典型的和应用广泛的分别是钢纤维混凝土和聚丙烯纤维混凝土, 本文的研究就是围绕这两种纤维混凝土展开的。
1.3微波处理法
微波对纤维物料处理也能明显改善纤维素的酶水解。据报道,将红松、蔗渣、稻草、花生壳等放在密闭容器里进行微波处理,维持160~180℃,其糖化效果明显。但是,这种试验目前还停留在实验室阶段。
1.4高温分解
在温度高于300℃时处理纤维质原料,纤维素会迅速分解,产生气体产物和焦状残渣,而在较低的温度下,纤维素分解较慢且产生挥发性较弱的物质。
随着可再分散乳胶粉掺量的提高,整个体系向塑料方向发展。在高乳胶粉掺量的情况下,固化后砂浆中的聚合物相逐渐超过无机水化产物相,砂浆将发生质的变化,变成弹性体,同时水泥的水化产物变成一种“填料”。采用可再分散乳胶粉改性后砂浆的抗拉强度、弹性、柔性和封闭性均有提高。掺和可再分散乳胶粉可使聚合物膜(乳胶膜)形成并构成孔壁的一部分,从而对砂浆的高孔隙构造起到了封闭的作用。乳胶膜具有自拉伸机制,可对其与砂浆锚接处施加拉力。通过这些内部作用力,将砂浆保持为一个整体,从而提高砂浆的内聚强度。高柔性和高弹性聚合物的存在改善了砂浆的柔性和弹性。屈服应力和破坏强度提高的机理如下:当施加作用力时,由于柔性和弹性的改善会使微裂缝推迟,直到达到更高的应力时才形成。此外,互相交织的聚合物区域对微裂缝合并为贯穿裂缝也有阻碍作用。因此,可再分散乳胶粉提升了材料的破坏应力和破坏应变。
用强酸水解(摩尔浓度0.5mol/L的H2SO4,97℃、2.5h)、高温处理后的残渣可将80%~85%的纤维素转化为还原糖,其中50%以上是葡萄糖。在高温分解过程中,当有氧气存在时可提高其分解效率。当有氯化锌或者碳酸钠催化时,纤维素的分解可在较低的温度下进行。
一般来讲,物理法处理木质纤维素材料的优点在于,对环境污染较小,且过程较为简单,但物理法处理需要较高的能量和动力,因此会增加生产成本。
采用木质纤维的混合料其填充料使用比例增加,可由普通料的5%提高到9%,填充料的增加使得混合料的空隙大大减低,使用木质纤维的混合料的空隙率可降低到3%以下,混合料的低空隙率可大大提高道路的抗疲劳强度从而达到提高道路耐久性的作用。