竹颗粒处理液酸碱度对处理效果的影响

为了考察竹颗粒处理液酸碱度对处理效果的影响,对不同浓度的三种处理液的pH值进行比较,如表9.1所示。

表9.1 不同浓度处理液对应的pH值

结合上文的分析和表9.1可知,NaOH溶液处理竹颗粒的最佳pH值在13.5左右,而Na2SiO3溶液处理竹颗粒的最佳pH值在13.3左右,因此,使用碱溶液对竹颗粒进行处理的最佳pH值为13.3～13.5。而NaHSO3溶液作为具有氧化性的弱酸,其处理效果明显弱于碱溶液NaOH和Na2SiO3。(www.zuozong.com)

(1)强碱性溶液如NaOH和Na2SiO3溶液等能溶解竹颗粒中的部分果胶、木质素和半纤维素等低分子杂质,且在不改变主体纤维素的化学结构的条件下能使微纤旋转角减小,分子取向提高,从而提高微纤的断裂强度。而使用低浓度的NaHSO3溶液对竹颗粒进行处理时,主要除去的是影响竹颗粒力学性能的果胶等杂质,因而其处理效果相对于强碱溶液较差。

(2)以经5%的NaOH、Na2SiO3和NaHSO3三种溶液处理的竹颗粒制备的竹颗粒增强PVC基复合材料为例。碱溶液处理时,发现经相同浓度的NaOH溶液处理后,竹颗粒增强PVC基复合材料的颜色呈深褐色,远深于Na2SiO3溶液的处理结果,经0.5%、1%、2%和5%Na2SiO3溶液处理后,材料颜色均较浅,竹颗粒基本保持原色。即使是0.5%的NaOH溶液处理的竹颗粒,其颜色也变化明显。由于NaOH可将竹颗粒中的半纤维素析出,因此,用NaOH溶液处理的竹颗粒制备的竹颗粒增强PVC基复合材料颜色加深可能是由半纤维素引起的,但经10%Na2SiO3溶液处理后,材料颜色也加深。传统观点认为,碱溶液酸碱度是影响半纤维素析出的主要原因,但通过比较发现,即使用pH值较低的NaOH溶液处理的竹颗粒制备的竹颗粒增强PVC基复合材料,其颜色也较用pH值高的Na2SiO3溶液处理的深,所以,对不同碱溶液与半纤维素的作用机理还有待进一步研究。

(3)同一处理液的pH值在13.3～13.5时,制备的竹颗粒增强PVC基复合材料拉伸强度、弹性模量、静曲强度均达到该处理条件下的最大值。但相同pH值的NaOH和Na2SiO3溶液处理的效果差异较大,5%Na2SiO3溶液处理后的拉伸强度优于5%NaOH溶液,而5%NaOH溶液处理后的弹性模量和静曲强度较高。这可能是因为拉伸强度与竹颗粒增强PVC基复合材料的纤维强度和纤维与基体树脂的结合力有关,而弹性模量和静曲强度与竹颗粒增强PVC基复合材料的纤维强度和纤维与基体树脂的结合力有关,但与拉伸强度并无对应关系。

(4)浓度为10%的各处理液对竹颗粒增强PVC基复合材料的处理效果明显劣于5%浓度的各处理液,且NaOH溶液的处理效果下降最为明显。这主要是因为碱溶液浓度较大时,纤维出现水解,且溶液碱性越强,水解越剧烈,因此使用碱溶液处理竹颗粒时要对溶液的浓度加以控制。