亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        我國常見瑞香科韌皮纖維結(jié)構(gòu)特征研究

        2022-08-13 06:47:28俞夢蘭劉夢茹師莉升肖玉英李海龍
        中國造紙 2022年7期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)

        俞夢蘭 劉夢茹 師莉升 肖玉英 李海龍

        (華南理工大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院,廣東廣州,510640)

        瑞香科植物約有48屬、650種以上,多數(shù)種類的韌皮纖維發(fā)達,纖維細(xì)長柔軟、韌性強,是高級用紙和人造棉的優(yōu)質(zhì)原料。我國有10屬、100種左右,主要分布于我國長江流域及以南地區(qū)。其中,瑞香屬、蕘花屬、結(jié)香屬、沉香屬、狼毒屬在我國較為常見,它們的韌皮纖維都可用于造紙,是優(yōu)質(zhì)的造紙原料。其中,結(jié)香韌皮纖維已被用于生產(chǎn)鈔票紙和證券紙,而蕘花(蕘花屬)的韌皮纖維和狼毒草(狼毒屬)的根部韌皮纖維,分別是我國古代東巴紙[1]和藏紙[2-3]的主要原料。

        細(xì)胞壁是植物纖維的主體,對纖維的理化性能起著決定性的作用。研究表明,纖維細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)包括壁層結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)、微纖絲排列等,對纖維本身的性能有著重要影響[4-5],這也必將影響最終成形的紙張質(zhì)量。目前,國內(nèi)外研究者對木材纖維和竹纖維的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)進行了大量的研究[6-8],瑞香科韌皮纖維雖是優(yōu)良的造紙原料,但對其細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的研究報道卻較少。

        本研究以芫花(瑞香屬)、蕘花(蕘花屬)、結(jié)香(結(jié)香屬)和土沉香(沉香屬)的莖部韌皮纖維及狼毒草(狼毒屬)的根部韌皮纖維為研究對象,利用光學(xué)顯微鏡、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、冷凍掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡和二維廣角X射線衍射儀等技術(shù)手段,對5種瑞香科韌皮纖維的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)進行了研究,為瑞香科韌皮纖維的開發(fā)與利用提供了理論基礎(chǔ)和依據(jù)。

        1 實驗

        1.1 實驗原料

        本實驗所用原料產(chǎn)地如表1所示。

        表1 5種瑞香科植物原料產(chǎn)地Table 1 Origins of five Thymelaeaceae raw materials

        1.2 實驗試劑及儀器

        冰醋酸(廣州化學(xué)試劑廠);過氧化氫(廣州化學(xué)試劑廠);赫氏染色劑。

        冷凍干燥機(Christ,Alpha 1-4 LSCplus);冷凍切片機(Leica, CM1850-01);纖維形態(tài)測定儀(Techpap, Morfi);光學(xué)顯微鏡(Olympus, BX51);場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM,Hitachi,SU5000);冷凍掃描電子顯微鏡(Cryo-SEM,F(xiàn)EI,Quanta 450);原子力顯微鏡(AFM,Bruker,MultiMode 8);二維廣角X射線衍射儀(XRD,Rigaku,HomeLab)。

        1.3 實驗方法

        1.3.1 纖維樣品制備

        取部分枝條,以2 cm 為取樣單位(其中狼毒草取根部韌皮部),放入盛有FAA 固定液(50%乙醇∶36%~40%甲醛∶冰醋酸=18∶1∶1)的容器中密封保存,剩余枝條取韌皮部,去最外層表皮后風(fēng)干保存。

        取在FAA 固定液中浸泡48 h 以上的樣品,用冷凍切片機進行切片,保存待用。

        取適量風(fēng)干韌皮原料,采用富蘭克林離析法(雙氧水∶冰醋酸=1∶1,60℃)進行解離,直至解離為單根纖維,清洗纖維至洗滌水呈中性,待用。

        1.3.2 纖維形態(tài)表征

        采用纖維形態(tài)測定儀測量纖維的長度、寬度、粗度等形態(tài)參數(shù),使用Image-Pro Plus 軟件對常規(guī)切片的掃描電鏡圖進行分析,測量200根以上纖維的細(xì)胞壁厚并求平均值。另取適量纖維于載玻片,用赫氏染色劑染色后在光學(xué)顯微鏡下觀察纖維形態(tài)。

        1.3.3 FESEM觀察

        利用FESEM 對冷凍干燥后的纖維和常規(guī)切片進行觀察,噴金時間30 s,加速電壓1.5 kV。

        1.3.4 Cryo-SEM觀察

        利用Cryo-SEM 對從未干燥過的濕纖維進行觀察,纖維樣品在冷凍傳輸系統(tǒng)中進行噴金(鉑金)處理,噴鍍時間30 s,加速電壓10 kV。

        1.3.5 AFM觀察

        利用AFM 對冷凍干燥后的纖維和冷凍切片進行觀察,分別表征纖維初生壁的微纖絲排列和纖維細(xì)胞壁的截面形貌。實驗過程中采用接觸模式進行成像,得到的圖像用離線軟件NanoScope_Analysis 進行分析處理。

        1.3.6 纖維細(xì)胞壁層結(jié)構(gòu)分析

        取適量從未干燥過的濕纖維用液氮進行脆斷,脆斷后的纖維冷凍干燥后用FESEM進行觀察。

        1.3.7 微纖絲角測試

        將去除表皮的風(fēng)干韌皮裁成4 mm×4 mm 試樣,用二維廣角XRD 進行測試,測試得到的衍射圖用Fit 2D 軟件進行處理,導(dǎo)出衍射曲線圖并用Origin 軟件進行高斯擬合(Gauss Amp),使用0.6 T法[9]計算微纖絲角。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 纖維形態(tài)分析

        纖維的基本形態(tài)特征,如纖維長度、寬度、粗度和壁厚等參數(shù)是衡量纖維材料性能優(yōu)劣及其利用價值的重要指標(biāo)。表2 為5 種瑞香科韌皮纖維的纖維形態(tài)分析。由表2 可知,蕘花、結(jié)香、狼毒草、土沉香、芫花的韌皮纖維平均長度分別為2.56、3.90、3.49、2.15、3.00 mm,平均寬度分別為13.45、17.50、15.95、13.10、16.60 μm,5 種瑞香科韌皮纖維的長寬比較大(約為160~220),遠(yuǎn)高于木材纖維(針葉木長寬比約為60~80,闊葉木長寬比約為30~65)[10]。長寬比大的纖維在成紙時纖維分布細(xì)密,纖維之間相互交織的次數(shù)多,紙張強度高。5 種瑞香科韌皮纖維的粗度均<10 dg,纖維粗度<10 dg 的紙張細(xì)膩、平滑度好。5 種瑞香科韌皮纖維中,結(jié)香韌皮纖維的壁厚最大(2.52 μm),而狼毒草韌皮纖維的壁厚最?。?.20 μm),僅為結(jié)香韌皮纖維的50%左右。

        表2 5種瑞香科韌皮纖維形態(tài)分析Table 2 Morphological analysis of five Thymelaeaceae phloem fibers

        圖1 為5 種瑞香科韌皮纖維的光學(xué)顯微鏡圖。從圖1 可以看出,5 種韌皮纖維經(jīng)過赫氏染色劑染色后呈藍紫色,纖維整體細(xì)長,纖維末端呈鈍尖形,表面均存在非常明顯的橫節(jié)紋,其中結(jié)香韌皮纖維和土沉香韌皮纖維的中部存在明顯較寬的部分。

        圖1 5種瑞香科韌皮纖維的光學(xué)顯微鏡圖Fig.1 Optical micrographs of five Thymelaeaceae phloem fibers

        2.2 FESEM分析

        5 種瑞香科韌皮纖維表面和常規(guī)切片的場發(fā)射掃描電鏡觀察的結(jié)果分別如圖2 和圖3 所示。從圖2(A-1)~圖2(E-1)中可以看出,5 種瑞香科韌皮纖維整體細(xì)長,呈扁平狀,纖維末端漸細(xì),其中狼毒草韌皮纖維的扁平狀特征更明顯。另外,從圖2(A-2)~圖2(E-2)可以看出,5 種纖維表面粗糙,存在明顯的縱向波紋狀褶皺,從圖2(A-3)~圖2(E-3)中發(fā)現(xiàn)韌皮纖維初生壁的微纖絲呈網(wǎng)狀排列,這和現(xiàn)已提出的纖維細(xì)胞壁微細(xì)結(jié)構(gòu)模型一致[11]。

        圖2 5種瑞香科韌皮纖維表面的FESEM圖Fig.2 FESEM images of five Thymelaeaceae phloem fibers

        從圖3(A-1)~圖3(E-1)中可以看出,5 種瑞香科韌皮纖維都存在明顯的胞腔,呈橢圓狀,具有中空結(jié)構(gòu)的纖維往往具有較好的吸收性[12],其中蕘花、芫花、結(jié)香韌皮纖維的胞腔相較于土沉香、狼毒草韌皮纖維的胞腔更大。從圖3(A-2)~圖3(E-2)中可以發(fā)現(xiàn)組成纖維細(xì)胞壁的微纖絲排列緊密。

        圖3 5種瑞香科韌皮部常規(guī)切片的FESEM圖Fig.3 FESEM images of five Thymelaeaceae phloem sections

        2.3 AFM分析

        圖4 和圖5 分別為利用AFM 觀察的5 種瑞香科韌皮纖維表面的微纖絲紋理和纖維截面。從圖4中可以發(fā)現(xiàn),5 種瑞香科韌皮纖維表面的微纖絲呈網(wǎng)狀隨機交織排列,這和FESEM 觀察結(jié)果相似。同樣的成像范圍內(nèi),土沉香的微纖絲排列數(shù)量最少,即其微纖絲尺寸最大,而蕘花的微纖絲排列最細(xì)密。從圖5中可以看出,5 種瑞香科韌皮纖維截面(冷凍切片、脆斷面)的微纖絲在細(xì)胞壁中排列緊密。微纖絲截面呈不規(guī)則形狀(微纖絲的截面不會有顆粒存在,應(yīng)為微細(xì)纖維端部)。

        圖4 5種瑞香科韌皮纖維表面的AFM圖Fig.4 Surface AFM images of five Thymelaeaceae phloem fibers

        圖5 5種瑞香科韌皮纖維截面的AFM圖Fig.5 Cross-section AFM images of five Thymelaeaceae phloem fibers

        2.4 Cryo-SEM分析

        纖維在干燥的過程中,其結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定程度的塌陷、皺縮,為了觀察纖維在含水狀態(tài)下的真實形貌[13],本研究利用Cryo-SEM 技術(shù)對5種瑞香科韌皮纖維進行了觀察。圖6為5種瑞香科韌皮纖維利用Cryo-SEM 觀察得到的圖像,并與冷凍干燥后使用FESEM觀察得到的圖像進行對比。從圖6中可以發(fā)現(xiàn),相較于冷凍干燥后的纖維,5 種瑞香科韌皮纖維在含水狀態(tài)下更加硬挺、飽滿,纖維表面光滑,沒有明顯的縱向波紋狀褶皺,這可能是因為纖維在有水的條件下發(fā)生了吸水潤脹。研究纖維含水狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)不僅有助于認(rèn)識纖維的真實形貌,還可以為纖維成紙時彼此之間的交織方式提供研究基礎(chǔ)。

        圖6 5種瑞香科韌皮纖維表面的Cryo-SEM圖和FESEM圖對比Fig.6 Comparison of Cryo-SEM and FESEM images on the surface of five Thymelaeaceae phloem fibers

        2.5 纖維壁層結(jié)構(gòu)分析

        纖維細(xì)胞壁由初生壁(P)、次生壁外層(S1)、次生壁中層(S2)、次生壁內(nèi)層(S3)等層次所構(gòu)成,但研究發(fā)現(xiàn),一些植物纖維并不是典型的3層結(jié)構(gòu),而是具有厚薄交替的多壁層結(jié)構(gòu),這種多壁層結(jié)構(gòu)對纖維的力學(xué)性能具有較大影響[4]。圖7 是利用液氮對5 種瑞香科韌皮纖維進行脆斷后觀察到的纖維細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)。從圖7 中可以看出,5 種瑞香科韌皮纖維細(xì)胞壁經(jīng)過液氮脆斷后,出現(xiàn)了明顯的分層現(xiàn)象,且每一層的厚度相差不大,特別是蕘花、芫花、結(jié)香、土沉香的韌皮纖維,壁層數(shù)量較多,較難分辨清楚具體的層數(shù),而狼毒草韌皮纖維的壁層結(jié)構(gòu)相對不明顯。

        圖7 5種瑞香科韌皮纖維的壁層結(jié)構(gòu)FESEM圖Fig.7 FESEM images of wall structure of five Thymelaeaceae phloem fibers

        2.6 纖維細(xì)胞壁微纖絲角度分析

        次生壁的微纖絲角是影響纖維微觀力學(xué)性能及原料宏觀力學(xué)性能的重要因素之一,微纖絲角小,纖維的抗拉強度大,拉伸彈性模量高。另外,次生壁的微纖絲角也是影響紙漿打漿難易的重要因素,微纖絲角度越小,纖維越容易分絲帚化[14-15]。圖8 是利用二維廣角XRD 測得的5 種瑞香科韌皮纖維的衍射圖。從圖8中可以看出,蕘花、芫花、結(jié)香、土沉香韌皮纖維的衍射圖中存在非常明顯的對稱弧段和對稱斑點,說明纖維取向良好。狼毒草韌皮纖維的衍射圖中的對稱弧段和對稱斑點相對不明顯,其纖維取向性較差。

        圖8 5種瑞香科韌皮纖維的XRD圖Fig.8 XRD patterns of five Thymelaeaceae phloem fibers

        圖9 為5 種瑞香科韌皮纖維的X 射線衍射圖。表3為5種瑞香科韌皮纖維的微纖絲角。從圖9和表5可以看出,瑞香科韌皮纖維均存在明顯的雙衍射峰,其中蕘花、結(jié)香和土沉香韌皮纖維的峰形比較尖銳,存在明顯的結(jié)晶區(qū),微纖絲角分別為10.66°、10.55°和10.20°,芫花韌皮纖維的峰形尖銳度其次,微纖絲角為19.67°,而狼毒草韌皮纖維的雙峰都較寬且峰形圓潤,其無定形區(qū)占比相對較大,微纖絲角為40.11°。

        圖9 5種瑞香科韌皮纖維的XRD譜圖Fig.9 XRD spectra of five Thymelaeaceae phloem fibers

        表3 5種瑞香科韌皮纖維的微纖絲角Table 3 Microfibril angle of five Thymelaeaceae phloem fibers

        3 結(jié) 論

        本研究利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、二維廣角X射線衍射儀等技術(shù)手段對我國常見的5種瑞香科韌皮纖維的結(jié)構(gòu)進行了研究,為瑞香科韌皮纖維的開發(fā)與利用提供了研究基礎(chǔ)。

        3.1 5 種瑞香科韌皮纖維整體細(xì)長,長寬比遠(yuǎn)大于一般的木材纖維,存在明顯的橫節(jié)紋,其中結(jié)香和土沉香韌皮纖維存在一段明顯較寬的部分。

        3.2 5 種瑞香科韌皮纖維表面粗糙,均存在縱向波紋狀褶皺,初生壁微纖絲呈網(wǎng)狀交織排列,其中土沉香韌皮纖維的微纖絲尺寸最大,蕘花韌皮纖維的微纖絲排列最細(xì)密。另外,5 種瑞香科韌皮纖維的次生壁微纖絲排列緊密,微纖絲截面呈不規(guī)則形狀。

        3.3 5種瑞香科韌皮纖維均存在多壁層結(jié)構(gòu),其中蕘花、芫花、結(jié)香、土沉香的韌皮纖維的壁層結(jié)構(gòu)明顯,壁層數(shù)量較多,而狼毒草韌皮纖維的壁層結(jié)構(gòu)不明顯。

        3.4 5 種瑞香科韌皮纖維中,蕘花、結(jié)香、土沉香和芫花韌皮纖維的微纖絲角分別為10.66°、10.55°、10.20°和19.67°,遠(yuǎn)小于狼毒草韌皮纖維(40.11°)。

        猜你喜歡
        結(jié)構(gòu)
        DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)
        《形而上學(xué)》△卷的結(jié)構(gòu)和位置
        論結(jié)構(gòu)
        中華詩詞(2019年7期)2019-11-25 01:43:04
        新型平衡塊結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
        模具制造(2019年3期)2019-06-06 02:10:54
        循環(huán)結(jié)構(gòu)謹(jǐn)防“死循環(huán)”
        論《日出》的結(jié)構(gòu)
        縱向結(jié)構(gòu)
        縱向結(jié)構(gòu)
        我國社會結(jié)構(gòu)的重建
        人間(2015年21期)2015-03-11 15:23:21
        創(chuàng)新治理結(jié)構(gòu)促進中小企業(yè)持續(xù)成長
        一区二区三区在线视频观看 | 日产乱码一二三区别免费l| 在线观看国产视频午夜| 亚洲最大中文字幕熟女| 精品人妻午夜一区二区三区四区| 亚洲综合欧美日本另类激情| 欧美成人免费看片一区| 婷婷成人亚洲综合国产| 成人性生交大全免费看| 成午夜精品一区二区三区| 又爽又黄无遮挡高潮视频网站| 亚洲中文字幕精品一区二区| 亚洲av成人无网码天堂 | 狠狠色噜噜狠狠狠888米奇视频| 亚洲AV激情一区二区二三区| 国产精品自拍视频免费看| 色与欲影视天天看综合网| 免费人成网站在线观看欧美| 欧美成人一区二区三区| 亚洲AV无码国产精品久久l| 青青久久精品一本一区人人| 亚洲午夜久久久久久久久电影网| 中文字幕精品无码一区二区| 福利片免费 亚洲| 亚洲精品一区二区三区四区| 成人国产一区二区三区| 日韩精品中文字幕无码一区| 久久国产精品岛国搬运工| 亚洲成年国产一区二区| 亚洲中文字幕在线第二页| 狠狠躁夜夜躁人人爽天天天天97 | 99久久精品国产一区色| 亚洲国产精品18久久久久久| 人人妻人人澡人人爽欧美一区九九| 在线一区不卡网址观看| 国内精品久久人妻性色av| 三区中文字幕在线观看| 人妻丝袜av中文系列先锋影音| 亚洲黄色尤物视频| 亚洲三级香港三级久久| 国产精品久久久久9999吃药|