聚乙二醇處理對杞柳軟化效果的影響

中圖分類號：S781.23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.7525/j.issn.1006-8023.2025.04.007

Abstract：Salix integra isanvaluablerawmaterialin the wickerwork industry with higheconomic value.However， when Salix integra isstoredfor extended periods，itoften experiences splitingduring weaving，whichnegativelyaffects production eficiencyand resource utilization.In this study，polyethylene glycol（PEG）with molecular weights ranging from 600 to 6OOO were used as modifiers to soften Salix integra through avacuum impregnation process at aconcentration of 20% .The effects of diferent PEG molecular weights on the physicaland mechanical properties，chemical structure， micro morphology，andthermal stabilityof Salix integra wereanalyzed.Theresults demonstrated that vacuum impregnationPEG modification significantly improved thebending propertiesof Salix integra，with the mostnotableeffectobserved for the lower molecular weight PEG.After treatment with PEG6OO，the weight percentage rate and densityof the Salixintegra increasedsubstantially，whileitsrigiditydecreasedandflexibilitywasmarkedlyenhanced.Notably，the material exhibited exceptional resistance to spliting，as no breakage occurred even when the bending strain exceeded threetimes thatofuntreated Salix integra.This improved performance wasatributed tothemore effective penetrationof lower molecular weightPEG intothe Salix integra，which formedadditional hydrogen bonds with thehydroxyl groups in cellulosefibers，thereby enhancing the bending properties of Salix integra.Furthermore，PEG modification also enhancedthe thermal stabilityof Salix integra.Inconclusion，PEG6OO was the most efective modifier for softening Salix integra.This method can provide superiorperformance supportfor theutilizationof Salix integrain wickerwork and other applications.

Keywords：Salix integra;polyethylene glycol; softening treatment;bending properties; thermal stability

0 引言

杞柳（Salixintegra Thunb.）是楊柳科柳屬灌木植物，主要產(chǎn)地包括內(nèi)蒙古、河北以及東北三省。一般生長在山地河邊、濕草地，抗雨澇能力強(qiáng)，常在沙壤土、河灘地以及近水的溝渠邊坡等肥沃的地方種植，我國多地區(qū)通過種植杞柳來防風(fēng)固沙、保持水土[1]。杞柳的生長速度快、生長周期短，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，通常可以生長20＼～30a，每年可以收割枝條多次，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是柳編產(chǎn)業(yè)中最為重要的原材料[2]。我國是柳編產(chǎn)品生產(chǎn)和出口的重要大國，截至2023年，山東省臨沂市臨述縣有柳編行業(yè)自營出口企業(yè)60多家，生產(chǎn)加工廠100多家，產(chǎn)品出口至120多個(gè)國家和地區(qū)，產(chǎn)值高達(dá)20多億元[3]。截至2024年，安徽省阜南縣共有14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)從事柳編生產(chǎn)經(jīng)營，杞柳種植面積超過 8 000hm² ，從業(yè)人員超過21萬，共有柳編企業(yè)310家[4]。現(xiàn)今柳編制品的品類已經(jīng)擴(kuò)展到日常生活的各個(gè)方面，如傳統(tǒng)生產(chǎn)生活使用的籃子、籮筐，遮陽帽和草柳裙等特色服飾，以及傘筐、花具等室內(nèi)裝飾實(shí)用單品[5]，許多設(shè)計(jì)新穎、制作精美的柳編工藝品更是成為承載特色文化的載體[6。但目前對于杞柳的研究主要集中于栽培技術(shù)[7]以及環(huán)境治理[8-10]等方面，早期有學(xué)者對同為楊柳科柳屬灌木的沙柳進(jìn)行了改性研究，趙紅霞等[]研究了高溫飽和蒸汽處理對沙柳材物理力學(xué)性能的影響，王雅梅等12使用不同的化學(xué)藥劑提升了沙柳材的防霉性能。但在儲(chǔ)存過程中，隨著自然干燥杞柳的含水率降低，彎曲性能也隨之下降，在編制過程中很容易發(fā)生劈裂現(xiàn)象，影響生產(chǎn)效率，降低杞柳資源的利用率。如何對編織過程中杞柳原料進(jìn)行有效的軟化處理，獲得較好的彎曲性能，對于更好地利用杞柳資源，推動(dòng)柳編產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，助推實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興和實(shí)現(xiàn)\"雙碳”目標(biāo)有重要意義。

常用的軟化處理方法可以分為物理和化學(xué)2類，物理方法主要有水熱處理[13-14]和微波處理[15]等，化學(xué)改性則主要使用氨水、尿素和堿液等藥劑[16]。然而這些方法具有一定的局限性，比如物理改性通常能源消耗較大，而化學(xué)改性添加的刺激性化學(xué)藥劑，不符合綠色環(huán)保的要求。聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）是一種常用的木材改性劑，因其水溶性好，無毒、無害、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與酸、堿發(fā)生反應(yīng)的特點(diǎn)而得到廣泛關(guān)注[17-18]。趙雪等[19]研究發(fā)現(xiàn)使用PEG浸漬處理能提高蘆葦莖稈的韌性和吸濕穩(wěn)定性。Jiang等[20研究發(fā)現(xiàn)使用PEG浸漬處理能夠提高木材的疏水性和尺寸穩(wěn)定性。Muller等21采用FTIR-ATR技術(shù)和比色法研究發(fā)現(xiàn)PEG可以提高木材在光照下的顏色穩(wěn)定性。Christ等[22]研究了PEG和各種羧酸對山毛櫸和蘇格蘭松的物理力學(xué)性能影響，此外PEG還常被用于浸水古木的保護(hù)[23-24]。基于此，本研究以杞柳為研究對象，在前期水熱處理的基礎(chǔ)之上，以不同相對分子質(zhì)量的PEG為改性劑，分析不同相對分子質(zhì)量的PEG對杞柳微觀形貌、力學(xué)性能、化學(xué)結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性的影響，旨在為杞柳資源在柳編產(chǎn)業(yè)中的高效利用提供參考和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

杞柳（SalixintegraThunb.），產(chǎn)自黑龍江省齊齊哈爾市，分為帶皮杞柳（帶皮柳）和去皮杞柳（白柳），平均直徑 5mm ，含水率分別為 13.29% 和 9.94% 。將其切割成長度分別為 2，10cm 的節(jié)段作為試驗(yàn)材料。無水乙醇、去離子水、聚乙二醇（相對分子質(zhì)量分別為600、1000?2000?4000 和6000），均為分析純，購自天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。試驗(yàn)儀器有磁力攪拌器、電子天平、數(shù)顯游標(biāo)卡尺、101-2AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱、M20型真空浸漬罐、DHS-225型恒溫恒濕箱、WDW-20型萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、FEIQuanta200SEM型掃描電子顯微鏡、Nicolet6700型傅里葉紅外光譜儀、D/max2000型X射線衍射儀及209F3高精度熱重分析儀。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 浸漬處理

將去離子水、PEG和無水乙醇按照7：2：1的質(zhì)量比配制混合溶液于燒杯中，使用磁力攪拌器于室溫下攪拌直至PEG完全溶解，分別配制相對分子質(zhì)量為600，1000，2000，4000 和6000的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 20% 的PEG改性劑。

將帶皮柳試樣和白柳試樣放入溫度為 103^°C±2^°C 電熱鼓風(fēng)干燥箱中，干燥至恒重，并記錄絕干質(zhì)量為m₀ 。將絕干試樣浸沒于不同相對分子質(zhì)量的PEG改性劑中，置于真空罐進(jìn)行負(fù)壓浸漬，壓力為 -0.09MPa 保持 24h 后泄壓，在常壓下繼續(xù)浸漬 24h 。浸漬完成后取出試樣并擦去表面溶液，放入干燥箱中，溫度為103^°C±2^°C 直至絕干，記錄質(zhì)量為 m₁ 。將干燥后的試樣放人恒溫恒濕試驗(yàn)箱中進(jìn)行調(diào)濕處理至平衡含水率 （9%～13%） ，處理完成后用密封袋密封，并置于-2^°C 的冷庫中保存?zhèn)溆茫鶕?jù)相對分子質(zhì)量不同分組，分別標(biāo)號為P0（未處理）、P600、P1000、P2000、P4000和 P6000 。

1.2.2 性能測試

1）微觀形貌表征。制備未處理材和PEG處理材的橫切面薄片試樣，噴金處理后使用電子掃描顯微鏡（searchenginemarketing，SEM）觀察試樣的微觀形貌，加速電壓為 13kV 。

2）增重率測定。采用長度為 2cm 的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，每組試樣個(gè)數(shù)為10。浸漬前后測得絕干質(zhì)量 m₀ 和m₁ ，根據(jù)增重率（weightpercentagegain，WPG，式中記為 W_PG 公式計(jì)算得不同相對分子質(zhì)量的PEG改性劑浸漬處理后樣品的增重率，計(jì)算公式為

式中： W_PG 為試件增重率， %;m₀ 為浸漬前試件絕干質(zhì)量， g;m₁ 為浸漬前試件絕干質(zhì)量，g。

3）密度測定。采用長度為 2cm 的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，每組試樣個(gè)數(shù)為10。按照標(biāo)準(zhǔn)《棕櫚藤材物理性能測試方法》（LY/T2139—2013）對未處理材和PEG處理材的全干密度進(jìn)行測定。

4）彎曲性能測試。在萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上采用三點(diǎn)彎曲法進(jìn)行彎曲性能試驗(yàn)，參考文獻(xiàn)[25]對棕櫚藤材的力學(xué)測試方法，試件長度與直徑比為10：1，跨距為6D（D 為試樣直徑， mm， ），加載速度為 5mm/min 。根據(jù)以下公式計(jì)算試件的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量。

式中： M_OE?M_OR 分別為試樣的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量， MPa P，P_max 分別為試樣的上下荷載之差和最大載荷， _N;f 為上下荷載對應(yīng)的變形量之差， mm;L 為支點(diǎn)跨 距， mm 。

5）壓縮性能測試。使用萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行軸向壓縮性能試驗(yàn)，參考文獻(xiàn)[25]對棕櫚藤材的力學(xué)測試方法，試件長度與直徑比為2：1，加載速度為5mm/min 。

6）傅里葉紅外變換光譜分析（fouriertransformin-fraredspectrometer，F(xiàn)TIR）。使用傅里葉紅外變換光譜儀對試樣進(jìn)行表征，波長掃描范圍為 4000～500cm^-1 ，掃描次數(shù)為32次，分辨率為 4cm^-1 。

7）結(jié)晶度分析。使用 X 射線衍射儀（X-raypow-derdiffractometer，XRD）對未處理材和PEG處理材的結(jié)晶度進(jìn)行表征。將樣品剪成小段，用植物粉碎機(jī)打碎成粉狀，通過80自篩網(wǎng)后使用密封袋裝好并編號，分別制備各組樣品的測試木粉。測試靶材為銅（Cu），加速電壓為 40kV ，電流為 30mA ，掃描范圍設(shè)置為

2θ=5^°～40^° ，掃描速度為 2^°/min 。

8）熱質(zhì)量分析（thermogravimetric analysis，TG）。分別制備各組樣品的 2～3mg 薄片進(jìn)行測試，測試溫度為 30～800^°C ，升溫速率為 10^°C/min ，介質(zhì)氣氛為氬氣，流量為 50mL/min 。

2 結(jié)果與討論

2.1 PEG浸漬對杞柳微觀形貌的影響

圖1為杞柳未處理材及 _P600，P6000 處理材的微觀形貌特征。由圖1可知，未處理材的髓心細(xì)胞壁上存在較多孔隙，而在處理材中髓心細(xì)胞壁的孔隙大部分被PEG填充，在P6000處理材髓心細(xì)胞表面出現(xiàn)了PEG的團(tuán)聚物。在橫截面中可以觀察到處理材的細(xì)胞壁增厚，這是因?yàn)镻EG可以進(jìn)人杞柳細(xì)胞壁，起到支撐和潤脹作用。其中，未處理材纖維細(xì)胞的細(xì)胞壁厚約為 1.21μm ，而 P600 處理材和P6000處理材分別為1.83，1.45μm ，較未處理材增厚 51.24% 和 19.83% 。在縱截面中也可以觀察到處理材的紋孔被PEG覆蓋，P600處理材細(xì)胞壁表面較P6000更光滑。由此可知，通過真空浸漬處理，PEG成功進(jìn)入杞柳試樣內(nèi)部，進(jìn)而影響其物理力學(xué)性能，其中低分子量的PEG滲透性更好，更容易進(jìn)入杞柳細(xì)胞壁，而高分子量的PEG更多覆蓋在細(xì)胞壁表面。

2.2不同分子量PEG處理材的增重率與密度變化

圖2為帶皮柳和白柳試樣通過不同相對分子質(zhì)量的PEG改性劑浸漬處理后的增重率和密度變化情況。由圖2可知，2種試樣在浸漬后質(zhì)量均有不同程度的增加，其中白柳試樣的增重率范圍為 18.56%～25.88% ，而帶皮柳試樣的增重率范圍為 17.2%～23.34% ，白柳試樣的增重率略高于帶皮柳試樣，說明PEG改性劑對于白柳試樣的浸漬效果更好。隨著相對分子質(zhì)量的增加，2種試樣的增重率均呈現(xiàn)下降的趨勢，經(jīng)PEG600浸漬后的試樣增重率最大，分別達(dá)到了25. 88% 和 23.34% 。2種試樣的未處理材密度分別為 0.36、0.46g/cm³， 柳皮部分的密度顯著高于杞柳芯部，這使得帶皮柳試樣相較于白柳試樣更難浸漬。2種試樣的密度在浸漬處理后也均有上升，分別達(dá)到了 0.46～0.49.0.53～0.58g/cm³ 與未處理材相比分別上升了 27.21%～36.51% 和16.08%～26.54% 。隨著相對分子質(zhì)量增加，密度變化呈現(xiàn)出與增重率相似的趨勢，經(jīng)PEG600浸漬后的試樣密度最大，分別為 0.49?0.58g/cm³ 。增重率和密度的變化趨勢說明較低分子量的PEG更容易進(jìn)人杞柳細(xì)胞內(nèi)部，進(jìn)而改善杞柳的性能，杞柳試樣在PEG600改性劑中的浸漬效果較好。

2.3不同分子量PEG對杞柳彎曲性能的影響

圖3為不同處理?xiàng)l件下杞柳試樣的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量的變化情況。其中白柳未處理材的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量為 84.71、1854.77MPa ，經(jīng)PEG改性劑浸漬處理后，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量均有所下降，說明PEG降低了杞柳的脆性，使處理材的柔韌性提高。其降幅隨著PEG相對分子質(zhì)量的增加呈減小的趨勢，經(jīng)PEG600浸漬的試樣彎曲強(qiáng)度和彎曲模量最低，為44.6、908.44MPa，較未處理材下降了 47.35% 和51. 02% ，而經(jīng)PEG6000浸漬的試樣僅下降了 21.66% 和 18.79% 。帶皮柳未處理材的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量為 57.73、1636.77MPa ，改性后彎曲強(qiáng)度和彎曲模量的變化趨勢與去皮試樣相似。經(jīng)PEG600浸漬的試樣彎曲強(qiáng)度和彎曲模量為32.97、806.49MPa，較未處理材下降了 42.89% 和50. 73% 。

圖4為不同處理?xiàng)l件下杞柳試樣的彎曲應(yīng)力-應(yīng)變圖。圖4（a）中白柳未處理材表現(xiàn)出較高的應(yīng)力峰值，并在應(yīng)力峰值時(shí)發(fā)生斷裂。而處理材的應(yīng)力峰值顯著下降，隨PEG的相對分子質(zhì)量增加而增加，發(fā)生相同應(yīng)變時(shí)所需應(yīng)力均小于未處理材，在達(dá)到應(yīng)力峰值后仍有應(yīng)變發(fā)生，除P6000外的處理材發(fā)生斷裂時(shí)所能達(dá)到的最大應(yīng)變較未處理材有明顯提升。其中P600的應(yīng)力峰值最低，應(yīng)變達(dá)到0.476，且在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)仍未斷裂。圖4（b）中帶皮柳未處理材的應(yīng)力峰值較圖4（a）中白柳未處理材低，在達(dá)到應(yīng)力峰值后仍有一小段應(yīng)變發(fā)生，斷裂時(shí)應(yīng)變較白柳未處理材高 50% 。與圖4（a）中相同，帶皮處理材的應(yīng)力峰值也發(fā)生下降，P600直至試驗(yàn)結(jié)束應(yīng)變達(dá)到0.537且未發(fā)生斷裂，但P1000及以上的處理材的應(yīng)力峰值變化較小，斷裂時(shí)的最大應(yīng)變也較去皮處理材小。結(jié)合前述彎曲強(qiáng)度和彎曲模量的變化規(guī)律，說明使用PEG可以有效地增強(qiáng)杞柳的柔韌性，提高其彎曲性能，這是因?yàn)镻EG能夠降低處理材的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使處理材的細(xì)胞壁被軟化，并能夠與處理材中的纖維素及半纖維素形成氫鍵，提高處理材的韌性，使處理材在彎曲過程中能發(fā)生更大的應(yīng)變[19]。特別是使用PEG600浸漬的處理材在彎曲過程中應(yīng)變達(dá)到未處理材的3倍以上，柔韌性增強(qiáng)最為顯著，有效改善了杞柳彎曲過程易發(fā)生劈裂的問題。而P6000的最大應(yīng)變?yōu)?.143和0.176，僅提升了 17.21% 和15. 79% ，說明較小分子量的PEG能更好地提高杞柳彎曲性能，隨著相對分子質(zhì)量增加，處理材增韌效果相對下降。

2.4不同分子量PEG對杞柳壓縮性能的影響

不同處理?xiàng)l件下杞柳試樣的壓縮強(qiáng)度和壓縮模量的變化情況如圖5所示。白柳未處理材的壓縮強(qiáng)度為34.46MPa ，壓縮模量為 409.78MPa ，表現(xiàn)出較高的抗壓能力。然而，經(jīng)過PEG600處理后，壓縮強(qiáng)度顯著下降至 18.01MPa ，下降幅度高達(dá) 47.74% ;壓縮模量下降至 278.1MPa ，降幅為 32.13% 。隨著PEG分子量的增加壓縮強(qiáng)度和模量有所回升，處理材中P2000的壓縮強(qiáng)度和模量最高，分別為 25.35，331.02MPa ，降幅分別縮小至26. 44% 和 19.22% 。帶皮柳未處理材的壓縮強(qiáng)度為 32.07MPa ，壓縮模量為 372.5MPa ，略小于白柳未處理材。經(jīng)過PEG600處理后，壓縮強(qiáng)度降至

16.45mpa ，模量降至 229.47MPa ，降幅分別為48.71% 和 38.39% 。隨著分子量的增加，壓縮性能同樣出現(xiàn)回升，PEG6000處理后的強(qiáng)度和模量分別為21.75、272.1MPa，降幅縮小至 32.17% 和 26.95% 。帶皮柳試樣的整體強(qiáng)度和模量變化小于白柳試樣，這可能與柳皮的致密結(jié)構(gòu)影響了PEG分子的浸漬有關(guān)，導(dǎo)致改性效果主要集中在試樣表面，而對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響較小。壓縮強(qiáng)度和壓縮模量的下降表明PEG浸漬處理能夠降低杞柳的剛性，其中無論是白柳試樣還是帶皮柳試樣，PEG600的改性效果最為顯著，這與其較強(qiáng)的滲透性密切相關(guān)。

2.5不同分子量PEG處理材的化學(xué)結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度分析

圖6為白柳試樣和帶皮柳試樣經(jīng)過不同分子量PEG處理的FTIR衍射圖譜。與白柳試樣不同，帶皮柳試材在 2864，2920cm^-1 附近產(chǎn)生了明顯的雙峰，分別是C一H鍵的對稱和非對稱伸縮振動(dòng)，這應(yīng)該是樹皮中的蠟質(zhì)層含有大量的飽和C一H鍵所導(dǎo)致的。圖6中 3326cm^-1 附近的特征峰是由于羥基O一H鍵的伸縮振動(dòng)； 2864，1463cm^-1 附近的特征峰是由于亞甲基C一H鍵的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)； 1030cm^-1 附近的特征峰是因?yàn)镃一0一C鍵的伸縮振動(dòng)，該4處特征峰為PEG的主要特征峰。處理材的特征峰明顯增強(qiáng)，說明PEG分子有效浸入處理材的細(xì)胞壁中，其中經(jīng)P600處理的試樣特征峰最強(qiáng)，說明P600的浸漬效果更好。與未處理材相比，PEG處理材的紅外圖譜中并未出現(xiàn)新的特征峰，說明PEG與杞柳并沒有出現(xiàn)化學(xué)結(jié)合，而主要是物理沉積或吸附在杞柳細(xì)胞壁表面[26]。

圖7為白柳試樣和帶皮柳試樣經(jīng)過不同分子量PEG處理的 X 射線衍射（X-Raydiffraction，XRD）圖譜。各組樣品在 2θ=22^° 處顯示出明顯的衍射峰，對應(yīng)于纖維素的（002）晶面反射，表明纖維素的結(jié)晶區(qū)域存在。各組樣品衍射峰的位置沒有發(fā)生變化，這說明不同分子量的PEG浸漬沒有影響杞柳的結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu)，不會(huì)對纖維素晶胞類型造成影響[27]。 2θ=15^° 處為纖維素的（101）衍射峰，由于柳皮中含有更多的天然結(jié)晶性物質(zhì)，帶皮柳樣品相較白柳樣品的峰形更顯著。隨著分子量的增加，高分子量的PEG處理材在 2θ=22^° 處峰形變寬是因?yàn)榕c高分子量PEG在 2θ=23^° 左右產(chǎn)生的衍射峰形成復(fù)合[28]，同時(shí)在 2θ=19^° 左右也出現(xiàn)了PEG的特征峰，說明PEG具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)并滲人到杞柳的內(nèi)部，且處理材中PEG的晶體結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變。

2.6不同分子量PEG對杞柳熱穩(wěn)定性的影響

不同分子量PEG處理的白柳和帶皮柳的熱重（thermogravimetric，TG）曲線和微分熱重（differentialthermogravimetic，DTG）曲線如圖8所示。 150°C 以下為樣品中自由水和結(jié)合水的吸熱蒸發(fā)階段，所有試樣的質(zhì)量損失較少，化學(xué)成分幾乎沒有變化[29]。從150°C 到 200^°C ，杞柳進(jìn)入吸熱降解過程，此時(shí)杞柳的化學(xué)成分開始發(fā)生變化，半纖維素及木質(zhì)素等不穩(wěn)定成分逐漸開始熱解，但整體變化仍較為緩慢。 220^°C 到 450°C 為熱分解和碳化階段，在該階段中熱解速率加快，DTG曲線上出現(xiàn)最大的熱失重峰，質(zhì)量損失顯著。與未處理材相比，PEG處理材的峰值分布較為寬緩且最大熱解速率溫度更高，說明PEG浸漬抑制了杞柳內(nèi)部傳熱，減緩了杞柳的熱解速率，增強(qiáng)了杞柳的熱穩(wěn)定性。隨著分子量的增加，處理材的DTG曲線在該階段中出現(xiàn)雙峰，說明處理材的熱解階段分為2部分，350^°C 左右的峰值來自杞柳組分的熱解，在 400^°C 左右PEG發(fā)生熱解，產(chǎn)生甲烷等揮發(fā)性氣體。 450°C 以上為殘余碳化階段，主要是殘余物緩慢分解成碳的過程，質(zhì)量逐漸趨于穩(wěn)定。在結(jié)束階段，白柳試樣和帶皮柳試樣處理材的殘余質(zhì)量較未處理材小，其中使用PEG6000浸漬的處理材殘余質(zhì)量最小，這是因?yàn)镻EG可以能夠降低處理材在熱解過程中的碳產(chǎn)量[29]。綜上所述，PEG改性通過填充杞柳細(xì)胞壁以及覆蓋在杞柳細(xì)胞表面提高了杞柳的熱解溫度和熱穩(wěn)定性。PEG的分子量對杞柳的熱穩(wěn)定性的也有明顯的影響，較高分子量的PEG表現(xiàn)出更好的熱保護(hù)效果。

3結(jié)論

本研究采用不同相對分子質(zhì)量的PEG改性劑，通過真空浸漬對杞柳進(jìn)行改性，分析PEG對杞柳微觀形貌、力學(xué)性能、化學(xué)結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定性的影響。具體結(jié)論如下。

1）經(jīng)過PEG改性后各組試樣的密度和增重率有明顯提升，結(jié)合微觀形貌分析說明PEG能夠有效進(jìn)入杞柳內(nèi)部。其中PEG600處理材的密度和增重率最大，說明低分子量的PEG能夠更好進(jìn)入杞柳內(nèi)部，從而更好地改善杞柳的彎曲性能。

2）經(jīng)PEG改性后，杞柳的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量均有所降低，同時(shí)相應(yīng)的彎曲應(yīng)變顯著增加，表明杞柳的韌性得到了提升。壓縮強(qiáng)度和壓縮模量也均有明顯下降，表明PEG降低了杞柳的剛性。其中PEG600的改性效果最好，處理材的彎曲應(yīng)變達(dá)到未處理材的3倍以上仍未發(fā)生斷裂，表明PEG600能有效地提高杞柳的彎曲性能，解決杞柳在編織過程中易劈裂的問題。

3）通過XRD和FTIR分析表明，PEG分子成功滲透到杞柳細(xì)胞壁，與杞柳的纖維素和半纖維素形成氫鍵，但未改變纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。PEG600在杞柳中的滲透效果最為顯著，表明其在杞柳內(nèi)部的浸潤性較強(qiáng)，有助于提高杞柳的柔韌性。熱重分析結(jié)果顯示，PEG改性后杞柳的熱解速率減緩，最大熱解速率溫度升高，熱穩(wěn)定性得到了提高，其中高分子量的PEG的熱保護(hù)效果更好。

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