稻秸改性是生產稻秸人造板的方式之一。稻秸進行改性的主要方法有物理方法 (包括水熱處理 、微波處理 、電漿處理等 )和化學方法 (包括酸鹼溶液處理 、生物預處理等 ) 。
稻草纖維,水熱處理,化學預處理,預處理,
稻草纖維
不同方法預處理後的稻秸纖維均有強的吸收峰,說明稻秸纖維表面存在一OH,而且濃度較大,一OH以化合物的形式存在於纖維素分子鏈上。稻秸碎料的紅外光譜顯示,碎料吸收峰很微弱。不同方法處理後,有部分簡單的碳水化合物和少量脂類物質溶出,使木素、纖維素類物質部分暴露出來;原料分離成纖維,纖維表面的一OH大大增加,有利於與脈醛樹脂膠貓劑發生化學反應,形成良好的界面。秸秸原料經過纖維分離後,纖維表面的Sio2含量顯著下降,更有利於提高纖維的膠結強度。採用不同的方法預處理秸稈原料,對秸稈纖維表面官能團的影響不大。
改性稻秸對廢水中鉛、鎘的吸附特徵
水稻秸稈製備檸檬酸改性稻秸吸附劑。在25-200mg/L濃度範圍內,稻秸改性後對鉛、鎘的吸附能力明顯提高;其中,鉛、鎘吸附的最佳初始pH值範圍分別為4-6和3-7;溫度對稻秸吸附鉛和鎘的影響較小,吸附過程表現為自發性和熵增性,對鉛和鎘的吸附過程分別為放熱和吸熱過程。
掃描電鏡分析發表明改性後材料的表層明顯被破壞,內部結構充分暴露,並產生大量不規則裂縫和孔洞;改性作用增大了吸附劑比表面積、孔體積和孔徑。電動電位分析表明吸附劑表層電負性增強,極性較強的功能站閉被引入材料表面;在紅外光譜分析中證實了對吸附重金屬離子起重要作用的電負性功能團羧基被引入吸附劑表面。X射線衍射圖譜分析表明在酯化作用下稻秸纖維素的結晶度下降。X射線能量色散譜分析表明改性後秸稈Si/o增大,增強了對鉛、鎘元素的吸附作用。
水熱處理
水熱預處理對稻秸纖維表面浸潤性的影響吸附理論認為，接觸角越小，浸潤效果越好，原料與膠粘劑分子之間緊密接觸而發生吸附，則原料與膠粘劑的粘結界面形成了巨大分子間作用力，同時由於排除了粘結體表面吸附的氣體，減少了粘結界面的空隙率，粘結強度得到進一步的提高。 經水熱處理、化學處理後稻秸纖維分別與水和乙醇的接觸角。經水熱處理後，稻秸纖維與水的接觸角接近 90º，與乙醇的接觸角約 50º，均大於木纖維與兩種液體的接觸角。稻秸纖維與水基本不浸潤，這是由於稻秸灰分含量高，灰分中主要成分是 SiO2，在植物纖維中形成非極性表面，影響水的吸附和氫鍵的形成；秸稈表面含有的非極性物質也是影響秸稈纖維浸潤性不佳的另一因素。稻秸纖維表面自由基濃度均低於木纖維的表面自由基濃度，但差異並不十分明顯；自由基的存在和增加，一方面有利於提高木質材料的膠結強度；另一方面會促使材料的老化。水熱處理和酸處理有利於提高稻草纖維表面自由基濃度；鹼處理後，稻秸纖維表面自由基濃度顯著下降，僅為木纖維表面自由基濃度的 52%。
化學預處理
化學預處理對稻秸纖維表面浸潤性的影響 經乙酸、Na2SO3、NaHSO3處理後解離的稻秸纖維浸潤性改善不明顯。Na2So3預處理有利於纖維的分離,但處理後纖維表面呈中性或弱鹼性,不利於脲醛樹脂膠粘劑的膠合。NaHSO3為弱酸性物質,對降低纖維表面的pH值無顯著作用。乙酸預處理降低了秸稈纖維表面的pH值,提供了有利於脲醛樹脂膠粘劑與纖維形成良好的膠合界面的環境。與水的接觸角分別為 89.69º、88.61º、88.47º，屬於不浸潤範疇，可見用弱酸、弱鹼處理秸稈原料，對原料表面的浸潤性影響不大。有研究表明，酸處理後的秸稈原料與脲醛樹脂膠粘劑之間能形成很好的粘結界面，提高了秸稈纖維板的性能，可能是由於酸性物質改變了秸稈原料表面的 pH，形成了有利於脲醛樹脂膠粘劑固化的環境。用 Na2SO3處理秸稈原料，有利於將木素等物質抽提出來，對纖維的分離產生積極的作用，但用 Na2SO3處理原料，纖維本身的強度被削弱，而且纖維呈弱鹼性，不利於脲醛樹脂膠的固化，會降低纖維板的力學性能。酸處理有利於提高稻秸纖維表面自由基濃度，但鹼處理則會降低稻秸纖維表面自由基濃度。 水熱或酸鹼預處理對提高稻秸纖維表面浸潤性作用不大，但酸處理有利於脲醛樹脂膠在稻秸纖維表面的固化。
預處理
稻秸表層的脂肪烴保護層被電漿成功突破。處理前的稻秸表面C—C鍵和C—H鍵含量較高氧電漿處理後,稻秸表面C—C鍵和C—H鍵含量大幅度降低含氧基團含量不同程度遞增氧電漿有效刻蝕了稻秸表面,暴露了“蠟狀物質”包裹下的稻秸內部組織,而且進行了化學接枝,羰基、羧基等強極性基團含量增高。這對提高脲醛樹脂對秸稈的潤濕性是有利的。
冷電漿改性處理後，纖維與水之間的接觸角。經氧氣處理稻秸纖維表面，纖維與蒸餾水的接觸角均降低，且幅度較大。當處理時間為 1 min，功率 200 W 時，接觸角為62.24º；處理時間 7 min，功率 200 W 時接觸角為 39.28º，降低了 37%。處理時間越長，功率越高，接觸角減小，纖維表面的浸潤能力得到提高。 冷電漿改性纖維表面，極大地改善了稻秸纖維表面的浸潤性，提高了樹脂與纖維界面之間的反應能力，表明此法具有顯著的處理效果。冷電漿處理纖維表面，之所以能極大地增強稻秸纖維的浸潤性，有兩面原因：其一，稻秸纖維本身強度沒有損失，而且有顯著提高；其二，稻秸纖維經冷電漿刻蝕之後表面溝槽加深，粗糙度變大，擴大了粘結界面機械聯結效應。冷電漿改性稻秸纖維表面能極大地改善秸稈纖維表面的浸潤性，但利用此法改性纖維表面，成本昂貴，不利於工業化推廣 。
