用扫描电镜和光学显微镜研究超声波处理对纤维素纤维形态结构及超微结构的影响。探讨了超声波处理时间、超声波功率、浆浓度等因素对处理效果的影响。研究发现在超声波作用下纤维素纤维形态结构和超微结构变化明显,细纤维化作用显著;其变化程度与处理时间、超声波功率有关,随着超声波处理时间的增加,超声波对纤维素纤维的作用程度提高,更多的次生壁S2 层微纤维暴露,并发生分丝帚化现象;随着超声波功率的增大,超声波强度提高,空化泡崩溃时产生的微射流对纤维素纤维的冲击作用加强,对纤维形态结构和超微结构产生影响的效应随之增大;确定了超声处理时适宜的浆浓度范围为1%~3%。纤维素纤维在超声波作用下发生细胞壁层的脱除,使高反应性能的S2 层微纤维暴露,对提高纤维素的可及度和化学反应性能非常有利。纤维素是一种极为丰富的可再生资源,其应用涉及造纸、人造纤维、纤维素功能材料等领域。纤维素纤维是一种多孔性的天然材料,可作为模板材料使用,将纳米粒子引入到纤维素纤维的模板孔洞内,制备出具有独特性能的纳米复合材料如磁性纤维。但由于天然纤维素的分子内和分子间存在着大量的氢键,同时纤维素形态结构和聚集态结构的复杂性以及具有的高结晶度,使得大量可反应性羟基被封闭,微孔闭合,造成纤维素对试剂的可及度低,纤维素反应性能下降。因此,为了提高纤维素对化学试剂的可及度和反应性能,需要对纤维素进行预处理。除了采用传统的化学试剂处理、机械处理和辐射处理等技术外,研究少用或不用化学药品、无污染的预处理新技术,是当前纤维素领域里的一项重要研究内容。超声波作为一种新的能量形式变革化学反应日益受到人们的关注,对超声化学效应及其规律的研究,所获得的信息和成果不断地丰富着化学学科,促进了声学和化学的交叉渗透,导致一门崭新的学科——声化学的诞生。
目前,超声在生物化学、有机合成、高聚物化学、分析化学、电化学、光化学、环境化学、纳米材料制备[4]等各领域内的研究非常活跃,并在研究和应用方面都取得了许多成果。本文采用水作润胀,用超声波对纤维素—水悬浮液体系进行处理,用多功能生物显微镜、扫描电镜对纤维素原料在超声波作用下发生的形态结构、超微结构变化进行研究。本研究采用超声波技术对纤维素进行预处理,对打开纤维素微孔结构,提高纤维素模板孔洞对化学试剂的可见度及化学反应活性,合成新的纤维素功能材料,具有重要意义。