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动态蒸汽吸附技术(DVS)用于木材羟基可及度测量

木材和纤维素等吸湿性天然聚合物的吸水性能是其机械性能和尺寸稳定性的基础。水在这些材料上的吸附被认为主要取决于表面的羟基。因此,可以通过评价吸附位点、羟基的数量和状态来研究纤维素对水的吸附机理。

制造新的纤维素产品,如生物燃料和纳米纤维,需要对纤维素进行化学改性,甚至在某些情况下溶解纤维素。在这些化学或生化处理中,羟基可及度可被认为是一个决定性的因素。众所周知,碱性处理可以提高纤维素的羟基可及性。碱能使水溶性纤维素悬浮液中的羟基离子化,分子间和分子内氢键断裂,从而提高悬浮液的溶胀性。找到一种可以直接量化纤维素材料中可达羟基度的方法是至关重要的。

氢-氘交换法是一种成熟的方法,广泛用于测定羟基可及度。这种交换已被FTIR、NIR和NMR等光谱技术常规监测。动态蒸汽吸附技术(DVS)已被用于研究纤维素和木材中羟基可及度的测量。可及OH基团的数量,是由那些可以通过氘交换变成OD基团的OH基团决定的。利用重力测量技术(DVS),氘交换量可以通过每摩尔氢交换增加1g来量化。

 

下表是用DVS测得的数据:

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过去,人们对纤维素的可及性感兴趣主要是因为纸浆的保水性在造纸中的重要性。然而,羟基(OH)在纤维素中的有效性是纤维素处理的主要因素之一,因为羟基在纤维素中形成了对化学反应敏感的主要反应功能。因此,如何评价纤维素中OH基团对水的可及性已成为一个重要的问题。DVS可用于直接定量纤维素材料中的OH基团可及度,微晶纤维素PH-101的OH基团可及度的结果与Väisänen发表的文献数据吻合良好,这也进一步表明该方法的可信度。

 

 

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