天然彩棉和木棉的结构和热性能研究解析.doc

天然彩棉和木棉的结构和热性能研究 摘要：对天然彩棉和木棉的化学成分、结晶结构和热性能包括月桂绿、瓶绿色和褐色棉进行了化学分析、电子显微镜扫描、红外光谱和X射线衍射扫描。结果表明,月桂绿色棉的结晶度和微晶尺寸都低于瓶绿色 关键词：木棉晶体结构红外光谱天然彩棉热性能 前言 kapok,通常被称为“木棉”,因为独特的薄细胞壁和大中空结构而产生的在光泽和温暖方面的优势，已经广泛被用于枕头填充物,被子填料和其他填料。 由于天然彩棉和木棉的化学成分和晶体结构相似，他们都具有相似的特点。陈等人把天然棕棉、绿色棉和白色棉的微晶尺寸作比较[3],但三种棉花的微晶尺寸的差异的原因根本没有讨论。Elesini等人通过化学分析、红外分析讨论了天然绿色棉的化学组成，他们认为绿色棉比白色的棉含有更多的软木脂,导致缺乏和缺失O6-H???O桥键[4]。Hori等人分析了木棉的化学成分,特别是木质素的结构描述，并得出结论：木棉具有良好的亲油性[5]。尽管投入到天然彩棉和木棉的使用上更多的关注,一般来说,仍然缺乏对他们的结构和性能系统的研究,尤其是,他们的热降解性能还尚未有报道。 在本文中,通过与白棉做比较，通过化学分析、电镜扫描、红外光谱和X射线衍射扫描等方法来探讨天然彩棉和木棉的化学成分、微晶结构和热性能的差异。 2实验 2.1 材料 来自中国新疆的白棉,天然棕色棉花,天然月桂绿色和瓶绿色棉。木棉是来自中国广东。所有使用的化学物质是购自当地公司作为分析试剂。 2.2 方法 2.2.1 化学分析 分别根据TAPPI 203 os-61, TAPPI 222 om-98, TAPPI 223 cm-84 and TAPPI 204，确定纤维素、木质素、木聚糖和溶解度实验碳水化合物的组成。 2.2.2 形态分析 一个A JEOL JSM-5600LV配有加速电压20 kV的电子显微镜被用于研究样品的截面和表面形态。用Kajaani fs-200纤维长度测量仪测量纤维的长度。 2.2.3 红外光谱 样本纤维的红外光谱分析数据被使用溴化钾盘技术尼科莱牌手表Nexus 670 FTIR光谱仪记录下来(5毫克样品/ 300毫克的力量KBr)。扫描拍摄分辨率为2 cm-1。 2.2.4 x射线衍射测量 [8] HW是半宽度，Iori和Itotal分别表示积分的材料的强度和产生一维分布的总强度。 2.2.4 热重量分析 3结果与讨论 FTIR光谱分析 图1 彩棉、木棉和白棉在4000-2500cm-1范围内的红外光谱 a--白棉 b--棕棉 c--瓶绿色棉 d--木棉 表1 天然彩棉、木棉和白棉的化学组成 在这个地区,白棉在2902cm-1显示一个峰值，木棉在2919cm-1也显示了一个高峰。但是这两个绿棉在2919和2846 cm-1显示重合,而棕棉在2919、2902和2846 cm-1显示了一个三角形。Andreeva将2919和2846cm-1吸收峰值归功于多糖反对称和对称碳-氢键的伸展[9],但是Stankovi Elesini等人的研究表明蜡质反对称和对称的碳-氢键伸展(脂肪酸、脂肪醇和脂肪酸酯)，也显示在2919和2846cm-1重合[4]。从表1化学分析结果显示,我们可以知道,在碳-氢键的伸缩振动区域,木棉在2919cm-1的单一峰值是由于半纤维素(木聚糖)。但是对比的两个绿色棉花的重合主要是归因于蜡质,这证明了乙酰基群在1700-1800cm-1伸缩振动区域,因为两个绿色棉花在红外光谱的照射下,尽管在1737cm-1的吸收峰值，这是分配给半纤维素或脂肪酸酯的吸收,有一个吸收峰在1716 cm-1归因于伸缩振动的乙酰基群脂肪酸(图2),棕色棉的蜡质含量低于绿色棉，因为在红外光谱的照射下，棕色棉纤维素的碳-氢键伸缩振动峰可以识别和两个绿色棉的峰值是缺席的。另一个需要解释的是,棕棉中的蜡质,类似于白棉而区别于绿棉,是由脂肪酒精组成,因为褐色棉在红外光谱1716和1737cm-1吸收峰值时脂肪酸和脂肪酸酯没有的。 表1表明,木棉的半纤维素的含量(木聚糖)是最高的,这是反映在红外光谱1456cm-1有一个明显的伸缩振动峰，归因于弯曲的CH2半纤维素的振动,但在这个峰值在白棉和天然彩棉的红外光谱中没有显示(图2)。 图2 彩棉、木棉和白棉在1000-1800cm-1范围内的红外光谱 a--白棉 b--棕棉 c--瓶绿色棉 d--木棉 由于芳环架在红外光谱1506cm-1振动，两个绿棉和木棉存在联系,，这显示了木棉具有高吸收性和木质素含量很高。但木质素内容的棕色棉应该非常低,因为在这个地区没有明显的吸收峰值(图2)。在红外光谱深绿色的棉花,在1465c