輻照滅菌技術在處理纖維素材料時,會產生一定的影響,這些影響包括物理、化學和結構上的變化。以下是對輻照滅菌對纖維素影響的詳細分析:
1.輻照對纖維素結構的影響
輻照技術使用高能離子射線,如α射線、β射線、γ射線、X射線和電子束等,通過產生自由基引發一系列反應,如聚合、斷裂、交聯和接枝等,進而導致纖維素的降解或改性。這意味著輻照劑量和反應條件的變化可以調整纖維素的聚合度、斷裂和接枝程度。
2.輻照對纖維素性能的影響
研究表明,低劑量輻照時降解效率最高,而電子束輻照(EBI)顯示纖維素均質降解。這表明輻照可以在不使用催化劑或其他化學試劑的情況下,實現傳統化學方法難以完成的改性任務。
3.輻照對纖維素化學結構的影響
γ輻照對纖維素納米纖絲(CNFs)膜的化學結構有影響。隨著輻照劑量的增加,CNFs的纖絲狀開始變得粗細不均,說明輻照導致CNFs發生了氧化降解。
4.輻照對纖維素結晶度和熱穩定性的影響
適量的γ輻照可以使CNFs膜的剛性增加,且薄膜的其他各項性能受影響較小。γ輻照會使CNFs膜的親水性下降,結晶度增大,熱穩定性降低。
5.輻照對纖維素力學性能的影響
輻照處理的CNFs膜的拉伸強度下降,而彈性模量增強。當輻照劑量為5 kGy時,樣品膜的拉伸強度僅僅降低了1.8%,而彈性模量增加了15.1%,此時CNFs膜的力學性能最優異。
6.輻照對纖維素阻隔性能的影響
輻照對CNFs膜的阻隔性沒有顯著性影響,但經10 kGyγ射線輻照處理的CNFs膜的氧氣透過量和水蒸氣透過量相較于未輻照處理的樣品膜下降了約6.2%和4.1%,此時,樣品膜阻隔性能最佳。
7.輻照對纖維素降解的影響
在牛皮紙和亞硫酸鹽紙漿中的半纖維素和木質素保護纖維素免受糖苷鍵斷裂和氧化的能力。聚合物半纖維素片段優先溶解,這使它們的存在與纖維素對鏈斷裂的保護作用相關。木質素磺酸鹽可保護纖維素免受斷鏈和氧化的影響,但硫酸鹽木質素可促進纖維素斷鏈。
輻照滅菌對纖維素的影響是多方面的,包括結構、化學特性、力學性能、阻隔性能以及結晶度和熱穩定性的變化。適量的輻照可以改善纖維素的性能,但過高的劑量可能會導致纖維素的降解和性能下降。