氯化胆碱_尿素预处理水稻秸秆及其解离纤维结构性能的表征.pdf

第 43 卷第 4 期2023 年 8 月林 产 化 学 与 工 业Chemistry and Industry of Forest ProductsVol.43 No.4Aug.2023 收稿日期:2022-04-21 基金项目:江苏省农业科技自主创新资金资助项目(CX(21)3072);江苏省农业科学院探索性颠覆性创新计划项目(ZX(21)1221);江苏省重点研发计划资助项目(BE2020335)作者简介:范肖东(1997),男,江苏淮安人,硕士生,主要从事秸秆纤维地膜成膜及增韧改性技术的研究 通讯作者:孙恩惠,副研究员,硕士生导师,研究领域为秸秆纤维解离预处理与农用材料开发及其应用;E-mail:翟胜丞,副教授,硕士生导师,研究领域为木材科学、生物质性能与利用;E-mail:zhais 。doi:10.3969/j.issn.0253-2417.2023.04.002氯化胆碱/尿素预处理水稻秸秆及其解离纤维结构性能的表征FAN Xiaodong范肖东1,2,韩善明3,曲 萍2,黄红英2,孙恩惠2,翟胜丞1(1.南京林业大学 材料科学与工程学院,江苏 南京 210037;2.江苏省农业科学院 农业资源与环境研究所;农业农村部盐碱土改良与利用(滨海盐碱地)重点实验室;江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心,江苏 南京 210014;3.中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏 南京 210042)摘 要:采用氯化胆碱/尿素低共熔溶剂(DES)体系预处理水稻秸秆,协同盘磨机械均质化处理对秸秆纤维进行解离,当 DES 添加量为秸秆质量的1.5%、2.5%、3.5%、4.5%时,制备的解离纤维浆料分别标记为 DES-1.5%、DES-2.5%、DES-3.5%和 DES-4.5%,并以未添加 DES 处理得到的样品为对照样(CK)。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X 射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜和荧光显微镜对解离纤维的性能进行表征,通过 NREL 法分析不同 DES 添加量处理的解离纤维的化学组分,并计算盘磨机械能耗及解离纤维的成膜力学性能。结果表明:DES 体系协同盘磨机械均质化预处理可通过氢键的竞争作用破坏 LCC 的连接,从而促进秸秆纤维的解离,利于纤维分丝帚化。与 CK 相比,当 DES添加量为 3.5%时,微纤丝角和结晶度分别由 35.84、41.3%提高至 47.61、50.1%,木质素质量分数下降了 5.3 个百分点,且秸秆纤维表面层断裂加剧,盘磨加工能耗降低了160 kW h/t,该条件下制备的秸秆纤维地膜加权力学性能最好。荧光显微镜观察结果表明 DES 预处理可加速木质素向秸秆纤维表层的迁移和溶出。关键词:秸秆;低共熔溶剂;微纤丝角;纤维解离;纤维地膜;力学性能中图分类号:TQ35 文献标志码:A 文章编号:0253-2417(2023)04-0009-08引文格式:范肖东,韩善明,曲萍,等.氯化胆碱/尿素预处理水稻秸秆及其解离纤维结构性能的表征J.林产化学与工业,2023,43(4):9-16.Characterization of Choline Chloride/Urea Pretreated Rice Straw andIts Dissociative Fiber Structure and PropertiesFAN Xiaodong1,2,HAN Shanming3,QU Ping2,HUANG Hongying2,SUN Enhui2,ZHAI Shengcheng1(1.College of Materials Science and Engineering,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China;2.Institute of AgriculturalResources and Environment,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences;Key Laboratory of Saline-Alkali Soil Improvementand Utilization(Coastal Saline-Alkali Lands),Ministry of Agriculture and Rural Affairs;Jiangsu CollaborativeInnovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization,Nanjing 210014,China;3.Instituteof Chemical Industry of Forestry Products,CAF,Nanjing 210042,China)Abstract:The rice straw was pretreated by choline chloride/urea deep eutectic solvent(DES)system,and the pretreated strawfiber was dissociated by mechanical homogenization treatment.With the DES addition of 1.5%,2.5%,3.5%and 4.5%of thestraw mass,the prepared dissociated fiber slurries were labeled as DES-1.5%,DES-2.5%,DES-3.5%and DES-4.5%,respectively,while the sample without DES treatment was used as the control(CK).The properties of the dissociated fibers werecharacterized by Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR),X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM)10 林 产 化 学 与 工 业第 43 卷and fluorescence microscopy.The chemical composition of the dissociated fibers treated by different methods was analyzed byNREL method,and the mechanical energy consumption of the disc mill and the film-forming mechanical properties of thedissociated fibers were studied.The results showed that the homogenization pretreatment of DES system combined with discgrinding machine could destroy the connection of LCC through the competition of hydrogen bonds,thus promoting the dissociationof straw fibers and facilitating the fibrillation of fibers.Compared with CK,when the addition amount of DES was 3.5%,themicrofibril angle and crystallinity increased from 35.84 and 41.3%to 47.61 and 50.1%,respectively,in addition to a lignincontent decrease by 5.3 percentage points.Moreover,the fracture of the surface layer of rice straw fiber increased,and theenergy consumption of disc milling decreased by 160 kW h/t.The straw fiber mulch prepared under this condition had the bestweighted mechanical properties.The results of fluorescence microscopy showed that DES pretreatment could accelerate themigration and dissolution of lignin to the surface of straw fiber.Key word:straw;deep eutectic solvent;microfibri angel;fiber dissociation;fiber mulch;mechanical properties水稻秸秆是一种可再生、资源丰富的生物质原料,主要化学组成为纤维素、半纤维素和木质素。秸秆纤维细胞壁中含有结构极其稳定的木质素-碳水化合物复合物(LCC),该复合物是制约木质素分离的主要阻点,它是由木质素与半纤维素(含有苄基酯、苄基醚和苯基糖苷基)通过共价键和强氢键相互作用交联而形成1。秸秆纤维解离是秸秆高值化利用的前提,而酸法、碱法等常规化学预处理水稻秸秆具有较多限制。酸预处理效率低、能耗大、腐蚀性强2;碱预处理木质素含量较高的生物质的过程中将产生中间产物,如盐类物质,对预处理后生物质进一步酶解及发酵具有一定的副作用3,且碱处理成本较高,严重影响规模化工业生产及推广。生物预处理具有绿色、环保且条件温和等优势,但处理周期较长4。因此,传统预处理方法已无法满足生物质的高效解离要求。鉴于传统化学溶剂的限制,绿色溶剂已被引入生物质加工领域。Durand 等5认为低蒸气压、热稳定性和绿色环保是绿色溶剂实现可持续发展的重要特征。其中,离子液体已被证明其在促进富含碳水化合物的生物质水解6和从木质纤维生物质原料中溶解木质素7方面的有效性。Mouratoglou 等8提出了一种新型合成绿色溶剂 低共熔溶剂(DES),相比离子液体等其它溶剂,DES 在木质纤维原料绿色加工方面有着广泛的应用前景,并由 Francisco 等9首次应用于生物质加工领域。DES 溶剂体系是由两种或两种以上能通过氢键相互结合的成分组成10。与离子液体不同,DES 合成简单、可设计、成本低、效率高且易于规模化生产11。DES 对木质素具有近乎绝对的选择性,对纤维素的溶解度较低9,12-13。文献14指出 DES 预处理秸秆纤维均是通过浸渍方式破坏秸秆纤维内部结构14,DES 附着于秸秆纤维内部,解聚 LCC 复合物,对秸秆纤维进行初步解离,使木质素溶解,以提高纤维加工利用效率。目前,最常用的 DES 溶剂体系有氯化胆碱-多元醇、氯化胆碱-羧酸等,氯化胆碱对秸秆纤维中的纤维素进行氢键结合加固,使纤维素难以溶解,在木质素溶解时减少纤维素的损失15;氯化胆碱/尿素(ChCl/U)依靠氢键作用不断渗透到木质素的致密结构中,使纤维连接键断裂,进而使得木质素逐渐溶解16。但对预处理过程的解离能耗、纤维成膜力学性能等方面系统研究的报道较少见。因此,本研究采用氯化胆碱/尿素低共熔溶剂(DES)体系对水稻秸秆纤维进行浸润预处理,然后对 DES 预处理后的秸秆进行盘磨机械化均质解离制备纤维浆,探究不同浓度 DES 预处理对秸秆纤维表面形态、化学结构、细胞壁区域化学成分、盘磨能耗及成膜力学性能的影响,以期为氯化胆碱/尿素 DES 溶剂促进秸秆纤维的解离及其高值化利用提供理论依据和技术支撑。1 实 验1.1 材料与仪器水稻秸秆原料,秸秆段长度范围 0.5 1.0 cm,取自江苏省农业科学院。前期采用美国能源部可再生能源实验室(NREL)的方法17对秸秆原料组分进行测定,其主要化学成分为:纤维素 33.75%、木质素 25.66%(其中,酸溶木质素3.26%,Klason 木质素22.40%)、半纤维素16.84%和灰分5.65%。氯化胆碱(ChCl,纯度98%,相对分子质量 139.62)、尿素(U,纯度99.0%,相对分子质量 60.06),均为分第 4 期范肖东,等:氯化胆碱/尿素预处理水稻秸秆及其解离纤维结构性能的表征11 析纯,由南京化学试剂公司提供。Spectrum 100 傅里叶红外光谱(FT-IR)仪,美国 PerkinElmer 公司;Bruker D8 X 射线衍射(XRD)仪,德国布鲁克公司;Olympus BX41 荧光显微镜,日本奥林巴斯公司;EVO-LS10 扫描电子显微镜(SEM),德国 Carl Zeiss Jena 公司;GBJ-A 疏解机,中国初创公司;PTI-95568 地膜成型机,中国圣珂新能源公司;ZGM 磨浆机,中国绿缘公司;SE062 型纸张抗张强度测定仪、SE009 型纸张撕裂度测定仪、969920 型纸张耐破度测量仪,陕西科技大学机械厂。1.2 实验方法1.2.1 秸秆纤维的 ChCl/U 预处理 将 ChCl 与 U 按照物质的量之比 12 混合均匀,置于 65 条件下搅拌 1 h 至无色透明液体,得到 ChCl/U 低共熔溶剂(DES),冷却备用。利用去离子水调节粉碎后的秸秆体系含水率为(65 2)%,将 DES 液体喷洒至秸秆表面,搅拌均匀后,于 45 环境条件下预处理12 h,DES 加入量为秸秆质量的 1.5%、2.5%、3.5%和 4.5%。1.2.2 盘磨机械均质化处理 将 DES 预处理后的秸秆先置于汽蒸仓中,120 处理30 min。冷却后取出秸秆,调节固形物质量分数为(15 2)%,利用 ZGM 磨浆机在腔室进行 4 次盘磨机械均质化处理(转速为600 900 r/min),每次40 min,得到 DES 协同盘磨机械均质化预处理解离秸秆纤维浆料样品。样品按预处理时 DES 加入量的不同分别标记为 DES-1.5%、DES-2.5%、DES-3.5%和 DES-4.5%。其中未添加DES 处理的样品为对照组,标记为 CK。1.2.3 DES 解离纤维浆料抄造成膜 将 1.2.2 节的样品用 GBJ-A 疏解机疏解,采用快速凯塞法抄造秸秆纤维膜,膜定量为 60 g/m2(2%),膜烘干条件为真空度 96 kPa、温度 97、干燥时间 3 5 min,抄造好的膜在恒温恒湿环境下平衡水分 24 h 后进行力学性能测定。1.3 分析与测试1.3.1 红外光谱分析 将样品与 KBr 按质量比 1100 置于研磨钵中进行研磨,采用 Spectrum 100 傅里叶红外光谱仪进行扫描,扫描波数范围为 400 2 000 cm-1。1.3.2 X 射线衍射分析通过 Bruker D8 X 射线衍射仪测定不同 DES 添加量秸秆结晶度。电压40 kV,电流 30 mA,在 2=5 40进行扫描,步宽 0.02()/s。采用衍射曲线拟合分峰计算表征结晶度的变化,计算公式为:ICr=(I002-Iam)/I002100%式中:ICr结晶度,%;I002(002)晶格衍射角的极大强度,代表结晶区峰值强度;Iam2 角接近于18时非结晶区背景衍射的散射强度,代表无定形区峰值强度。同时结合 X 射线衍射法,测量不同添加量 DES 预处理秸秆茎部微纤丝角,设定2=224,测定范围90 270,速度为 2()/min,对曲线进行拟合计算得到试样微纤丝角18。1.3.3 化学组分分析 水稻秸秆预处理样品中纤维素半纤维素和木质素含量采用美国能源部可再生能源实验室(NREL)的方法17进行测定。1.3.4 纤维形貌与荧光显微镜分析 采用扫描电子显微镜观察样品表面形貌结构。以紫外光和绿光作为激发光源,采用荧光显微镜对切片样品进行观察,借助 DP70 数字图像采集系统拍摄。1.3.5 盘磨能耗及纤维膜力学性能测试 利用 ZGM 磨浆机显示读数测定盘磨机械均质化处理秸秆纤维过程中的能量损失。计算方法:盘磨能耗=磨浆能量损失量/浆料质量;分别按照 GB/T 129142018、GB/T 15392007 和 GB/T 4552002 对秸秆纤维地膜的抗张强度、耐破度及撕裂度进行测定。2 结果与讨论2.1 FT-IR 分析不同 DES 添加量秸秆纤维的红外光谱见图 1。如图 1 所示,897 cm-1处 CH 伸缩振动峰对应组分主要为纤维素,1 086 cm-1处 COH 伸缩振动/CO 伸缩振动峰对应组分主要为纤维素和木质素,1 157 cm-1处 COC 变形振动峰对应组分主要为纤维素和半纤维素,1 320 cm-1处CH2剪切振12 林 产 化 学 与 工 业第 43 卷动/OH 面内弯曲振动峰对应组分主要为纤维素和半纤维素,1 459 cm-1处甲基与亚甲基 CH 不对称弯曲振动峰,1 504 cm-1处苯环骨架振动峰和 1 654 cm-1处共轭 CO 伸缩振动峰对应组分均主要为木质素19。由图 1 可知,不同 DES 添加量秸秆中木质素官能团的红外吸收峰的位置几乎无差异,但1 504 cm-1处芳香环(骨架振动)吸收峰的峰强度明显减弱,在 1 654 cm-1处形成 2 个分裂峰(1 672和 1 617 cm-1),说明秸秆中有部分木质素溶出,氯化胆碱和尿素共混形成了 HOH 氢键。在 DES预处理时,木质素结构相对不稳定,导致部分木质素被降解,其木质素含量降低可以从化学组分和结晶度的分析结果中得到印证20。2.2 XRD 分析不同 DES 添加量秸秆纤维的 XRD 图见图 2。如图 2 所示,X 射线衍射峰没有明显变化,说明 DES预处理对纤维素晶型结构没有影响。CK 的结晶度为 41.3%,DES-1.5%、DES-2.5%、DES-3.5%、DES-4.5%的结晶度分别为 46.3%、44.6%、50.1%和 54.1%,可见经 DES 预处理后结晶度分别增加 5.0、3.3、8.8 和 12.8 个百分点。氯化胆碱/尿素低共熔溶剂中的 Cl-与碳水化合物和木质素中的羟基相互竞争形成氢键,木质素中的强氢键相互作用被削弱,宋艳丹21用氯化胆碱/尿素 DES 体系处理丝瓜络,结果发现处理后样品的结晶度增加 3.8 个百分点,这是因为 DES 处理使得丝瓜络的半纤维素、木质素和无定形纤维素等非结晶部分发生破坏。本研究中 DES 预处理秸秆的结晶度有明显增加,DES 对纤维的润胀作用,使得半纤维素、无定形的纤维素及木质素等非结晶部分发生了溶解,这与化学组成分析和SEM 分析的结果相对应。a.CK;b.DES-1.5%;c.DES-2.5%;d.DES-3.5%;e.DES-4.5%图 1 不同 DES 添加量预处理后秸秆的 FT-IR 图谱Fig.1 FT-IR spectra of straw after preatreatedwith different DES additions 图 2 不同 DES 添加量预处理后秸秆的 XRD 图谱Fig.2 XRD patterns of straw after preatreatedwith different DES additions图 3 不同 DES 添加量预处理后秸秆微纤丝角及其相关性分析Fig.3 Analysis of straw microfibril angle and its correlationafter preatreated with different DES additions2.3 秸秆纤维微纤丝角分析微纤丝角(MFA)是指厚壁细胞壁中的微纤丝与细胞主轴之间所形成的夹角,主要受细胞次生壁(S2)中层微纤丝排布影响,是评定秸秆等木质纤维基纸张强度的重要指标22。较大的微纤丝角表明纤维素微纤丝与力承载方向相偏离,材料将表现出较为松软的状态。不同 DES 添加量下秸秆微纤丝角()的变化及其相关性分析见图 3。由图可知,秸秆纤维细胞壁微纤丝角随DES 添加量的升高而增加,线性拟合方程 y=2.736 7x+37.726 8,相关系数(R2)为 0.846 9。与 CK 相比,DES-3.5%、DES-4.5%的微纤丝角明显增大,由35.84分别增大至 47.61和 48.30,第 4 期范肖东,等:氯化胆碱/尿素预处理水稻秸秆及其解离纤维结构性能的表征13 增幅达 32.83%和 36.24%。这是由于 DES 依靠氢键作用扩散到 LCC 结构中,改变低聚物内部的相互作用,使木质素溶解,导致细胞壁致密结构被破坏,从而引起微纤丝角的改变23。2.4 纤维表面微观形貌与荧光显微分析通过 SEM 分析不同 DES 添加量预处理水稻秸秆表面微观形貌特征可知,DES 预处理前秸秆表面较为光滑,较多的硅分布在秸秆表面、较少的纤维显露(图4(a)和图4(b);DES 预处理后,纤维有不同程度的破损,表面粗糙度增加。对比图 4(c)、(d)、(e)可知,随着 DES 添加量增加,纤维表面出现较多孔隙,并且纤维显露度提高,可清晰地观察到纤维表面的断裂部分。因此,DES 与秸秆直接接触可导致秸秆纤维的显露与断裂。由图 4(f)可以看出,纤维表面出现开裂,这是由于 DES 进入秸秆中导致 LCC变得蓬松11,结构不稳定,造成木质素、半纤维素与纤维素间的分离20,细胞壁化学成分发生迁移和再分布,这也印证了 DES 预处理秸秆纤维盘磨能耗降低的结果。a.CK;b.CK 局部放大图 partial enlarged detail of CK;c.DES-1.5%;d.DES-2.5%;e.DES-3.5%;f.DES-4.5%图 4 不同 DES 添加量预处理后秸秆的 SEM 图像Fig.4 SEM images of straw after preatreated with different DES additions秸秆的横截面微观结构如图 5 所示,包括厚壁组织(MT)和维管束组织。其中,维管束组织包括韧皮部(Ph)、木质部(X)、导管(Ve)和气腔(AC)。文献24-26表明,芳香族骨架中的共轭键可以使木质素在紫外光或绿光激发下产生自发荧光现象。因此,木质素含量可以通过不同图像荧光颜色的亮度变化来反映。图像相对较暗的地方,木质素含量就较低,反之则木质素含量较高。MT:厚壁组织 sclerenchyma;Ph:韧皮部 phloem;X:木质部 xylem;AC:气腔 air cavity;Ve:导管 vessela-e.绿光激发 green light excitation;f-j.紫外光激发 UV excitation图 5 不同 DES 添加量预处理后水稻秸秆横切片的荧光显微图像Fig.5 Fluorescence microscopic images of rice straw slices after pretreated with different DES additions14 林 产 化 学 与 工 业第 43 卷图 5(a)(e)为秸秆横切面由绿光激发的木质素自发荧光图像,观察发现未经 DES 预处理的样品在木质部细胞壁显示出强烈的荧光信号,表明该区域木质素的含量相对较高。随着 DES 添加量的增加,细胞壁的自发荧光效应逐渐减弱。当 DES 添加量为 4.5%时,秸秆纤维的厚壁组织中没有强烈的荧光信号,表明大量木质素已发生迁移或溶出(图 5(e)。图 5(f)(j)为紫外光激发下木质素的自发荧光图像。与图5(f)相比,图5(g)(j)的薄壁细胞复合胞间层的荧光信号明显减弱,而次生壁的荧光信号相对明显,这说明薄壁细胞复合胞间层的木质素含量在减少,而次生壁木质素的含量在增加。DES通过氢键不断打开木质素的致密结构,改变秸秆纤维内部的相互作用(SEM 结果证实),使秸秆纤维的连接键断裂,从而使木质素逐渐溶出。2.5 化学组分分析不同 DES 添加量预处理后秸秆纤维主要化学组分的变化如图 6 所示。随着 DES 添加量的增加,纤图 6 不同 DES 添加量预处理后秸秆化学组分变化Fig.6 Changes of chemical components of strawafter preatreated with different DES additions维素、木质素、半纤维素的含量均呈现逐渐降低趋势,其中木质素下降最多,降幅分别达 2.69、3.73、5.30 和6.23 个百分点。这是由于添加的 DES 能够依靠氢键作用扩散到木质素的致密结构中,改变低聚物内部的相互作用,从而可以使木质素溶解并发生迁移,这与上文荧光显微观察结果相一致。2.6 盘磨能耗及膜力学性能分析对不同 DES 添加量预处理后的秸秆纤维进行盘磨,磨浆能耗见表 1。由表 1 可知,磨浆能耗随 DES 添加量增加呈现先下降后上升的趋势。当 DES 添加量为 2.5%时,能耗最低,为 1 250.67 kWh/t。基于能耗的角度考虑,DES-2.5%磨浆能耗相较于 CK 下降了 16.9%,这是因为 DES 可使水稻秸秆中的木质素发生一定程度的迁移,并使 LCC 之间的酯键切断或使半纤维素的乙酰基脱除11,木质素易从纤维原料中发生部分迁移,使得秸秆纤维变得蓬松柔软,纤维表面出现更多的破损,纤维内部结构被打开,比表面积相对增加14,有效提高细纤维化程度,从而降低磨浆能耗27。能耗情况也与结晶度测试结果相对应,DES-2.5%磨浆能耗下降明显。DES-3.5%和 DES-4.5%磨浆能耗有所上升,这是因为 DES 对纤维的润胀作用,使得半纤维素、无定形的纤维素以及木质素等非结晶部分发生了溶解,结晶度增加21,从而使磨浆能耗上升。表 1 不同 DES 添加量预处理后秸秆的磨浆能耗及膜综合性能Table 1 Energy consumption in discmilling and comprehensive performance of strawafter preatreated with different DES additionsDES 添加量/%DES addition能耗/(kW h t-1)energy consumption抗张指数/(N m g-1)tensile index耐破指数/(kPa m2 g-1)burst index撕裂指数/(mN m2 g-1)tear index地膜综合性能comprehensiveperformance of film01 504.338.500.841.865.841.51 364.678.210.581.945.452.51 250.6710.460.651.856.843.51 344.3311.900.622.387.744.51 438.0011.120.832.457.40 DES 添加量对秸秆纤维膜综合力学性能的影响见表 1,由表 1 可知,随着 DES 添加量增加,膜的抗张强度呈增加趋势。当 DES 添加量为 3.5%时,抗张指数为 11.90 Nm/g,抗张指数达到最高,而后开始下降;撕裂指数为2.38 mN m2/g,而后撕裂指数增加趋势减弱;耐破指数为0.62 kPa m2/g,而后增加趋势明显,当 DES 添加量为 4.5%时,耐破指数达到 0.83 kPa m2/g。第 4 期范肖东,等:氯化胆碱/尿素预处理水稻秸秆及其解离纤维结构性能的表征15 综合考虑抗张指数、撕裂指数和耐破指数这 3 个性能指标,结合纤维膜的实际使用性能,抗张指数的变化在地膜实际应用环境中需要重点考虑28。研究中设定使用加权平均计算公式:地膜综合性能=0.6 抗张指数+0.2 撕裂指数+0.2 耐破指数。依据此加权平均计算公式进行计算,发现 DES-3.5%秸秆纤维地膜综合力学性能最好。3 结 论3.1 水稻秸秆先经氯化胆碱/尿素 DES 体系预处理,然后经盘磨机械均质化处理制得解离纤维浆料。利用 FT-IR、XRD、SEM、荧光显微镜对解离纤维进行表征。结果表明:氯化胆碱/尿素低共熔溶剂中的Cl-与碳水化合物和木质素中的羟基相互竞争形成氢键,木质素中的强氢键相互作用被削弱,有效破坏LCC 的连接,造成 LCC 结构不稳定,使木质素、半纤维素与纤维素分离,细胞壁化学成分发生迁移和再分布进而促进纤维解离。3.2 随着 DES 添加量增加,秸秆中木质素含量不断减少,秸秆纤维微纤丝角不断增大,微纤丝角与DES 添加量呈正相关,拟合相关系数达0.846 9。DES 可有效解离秸秆纤维,提高纤维解离程度,从而促使秸秆纤维地膜综合力学性能的提升。磨浆能耗和膜性能测试结果表明:两者受秸秆纤维结晶度影响,当 DSE 添加量为 2.5%时,盘磨能耗下降 16.9%,结晶度为 44.6%,微纤丝角为 44.77;当 DES 添加量为 3.5%时,盘磨能耗降低了 10.6%,结晶度为 50.1%,解离纤维制备的地膜综合力学性能最好。参考文献:1LIU Y Z,CHEN W S,XIA Q Q,et al.Efficient cleavage of lignin-carbohydrate complexes and ultrafast extraction of lignin oligomers from woodbiomass by microwave-assisted treatment with deep eutectic solventJ.ChemSusChem,2017,10(8):1692-1700.2ZHAO X B,CHENG K K,LIU D H.Organosolv pretreatment of lignocellulosic biomass for enzymatic hydrolysisJ.Applied Microbiology 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