莲纤维的形态结构及物质组成初探

论文摘要

莲纤维是当今纺织领域一种新型天然植物纤维,不仅具有一般天然纤维所具有的优良性能,而且解决了常规纤维在静电、凉爽、吸湿透气、柔韧弹性、自然舒适不损伤皮肤等方面存在的不足。但就目前国内外的研究现状而言,人们对莲纤维的研究主要集中在手工抽取纤维的形态及其作为纺织品的应用,而有关莲的品种选育、莲纤维的生长特征、超微结构以及物质组成还未系统地开展过,并且,莲纤维的制备及其工业化生产也未作深入研究。为此,本论文在以下几个方面作了初步的基础研究工作,并取得了有价值的研究成果:(1)概述了莲的特性,莲纤维的提取工艺、开发利用及纤维特征的研究现状。(2)利用光学显微镜和扫描电镜对莲纤维的外观形态、组织来源以及不同发育时期的形态特征进行了研究。结果表明:手工抽取的莲纤维是多根单纤并行排列的螺旋复丝结构,横截面近似圆形或卵圆形,属实心结构,无中腔。成熟纤维的平均直径约为4μm,随着叶片发育的成熟,纤维的直径总体上呈现增大的趋势,单根纤维的直径均匀度逐渐提高,并且纤维之间出现横向的连结。(3)利用扫描电镜和透射电镜对莲纤维的微观结构进行了研究。采用扫描电镜观察脆断面,可以清晰的观察到莲纤维的巨原纤结构和原纤结构。通过透射电镜,可以观察到莲纤维和藕丝纤维的单根原纤是由更细小的微原纤和基原纤组成的。(4)利用一维X射线衍射对经过不同处理的莲叶柄的结晶结构和结晶度进行了研究。结果表明:莲纤维、维管束和莲叶柄均属于典型的纤维素I晶形。纤维的抽取过程及叶柄的腐烂过程对晶面间距影响不大,可以采用先将叶柄腐烂再提取纤维的方法。(5)利用红外光谱和化学成分定量分析方法对莲纤维进行了研究,并且对莲叶柄维管束进行了化学脱胶处理研究。结果表明:莲纤维是由纤维素、木质素等成分组成。利用元素分析仪和差热分析仪分别对莲纤维中N元素的含量及纤维的热学性能进行了研究。结果表明:莲纤维中蛋白质的含量低于5%;莲叶柄维管束中的纤维或纤维与低分子非纤维素物质间的结晶较好,有序度也较高,从而使得维管束在差示扫描量热加热过程中的熔化温度较高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概论
• 第一节 莲花的特性
• 1.1 形态特征
• 1.2 药用性能
• 1.3 原料充足性
• 第二节 国内外研究现状
• 2.1 莲纤维的提取工艺
• 2.2 莲纤维的开发利用
• 2.3 莲纤维的纤维特征
• 第三节 研究的目的、意义和主要研究内容
• 3.1 目的和意义
• 3.2 主要研究内容
• 第二章 莲纤维的外观形态结构分析
• 第一节 莲纤维的光学电镜测试
• 1.1 纤维的纵横向形态研究
• 1.1.1 试验目的
• 1.1.2 原料
• 1.1.3 仪器设备及制样
• 1.1.4 试验结果与分析
• 1.2 莲纤维的半薄切片形态研究
• 1.2.1 试验目的
• 1.2.2 原料
• 1.2.3 主要仪器及药品
• 1.2.4 制样
• 1.2.5 试验结果与分析
• 第二节 莲纤维的扫描电镜测试
• 2.1 试验目的
• 2.2 原料
• 2.3 仪器设备
• 2.4 制样
• 2.5 试验结果与分析
• 2.5.1 纵向形态
• 2.5.2 横截面形态
• 第三节 本章结论
• 第三章 莲纤维的微观结构
• 第一节 扫描电镜下莲纤维的微观结构
• 1.1 试验目的
• 1.2 原料
• 1.3 仪器设备
• 1.4 试验结果与分析
• 第二节 透射电镜下莲纤维的超微结构
• 2.1 试验目的
• 2.2 原料
• 2.3 仪器设备
• 2.4 制样
• 2.5 透射电子显微镜照片研究
• 2.5.1 莲纤维和藕丝纤维的超微结构研究
• 2.5.2 莲纤维的超薄切片研究
• 第三节 本章结论
• 第四章 莲纤维的聚集态结构
• 第一节 纤维素的组成及聚集态结构研究概述
• 1.1 纤维素生物质的组成
• 1.2 纤维素的聚集态结构的测定
• 1.2.1 纤维素Ⅰ
• 1.2.2 纤维素Ⅱ
• 1.2.3 纤维素Ⅲ
• 1.2.4 纤维素Ⅳ
• 1.2.5 纤维素Ⅹ
• 第二节 莲纤维的聚集态结构研究
• 2.1 X射线在晶体中衍射的基本原理及测定方法
• 2.2 仪器设备及制样方法
• 2.3 制样方法
• 2.4 实验结果与分析
• 第三节 本章结论
• 第五章 莲纤维的成分分析、元素分析及热学性能分析
• 第一节 莲纤维的红外光谱研究
• 1.1 试验目的
• 1.2 原料
• 1.3 仪器设备
• 1.4 制样
• 1.5 试验结果与分析
• 第二节 莲纤维的化学成分定量分析
• 2.1 试验目的
• 2.2 试样准备
• 2.3 试验仪器及化学药品
• 2.4 试验方法与步骤
• 2.5 试验结果与分析
• 第三节 元素分析
• 3.1 元素分析仪的测定原理
• 3.2 仪器设备
• 3.3 制样
• 3.4 试验结果与分析
• 第四节 热学性能研究
• 4.1 原料
• 4.2 仪器设备
• 4.3 制样
• 4.4 试验结果与分析
• 第五节 本章结论
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢