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摘要
为探究沙柳生物质致密成型过程中内部木质素的理化特性及其对燃料成型的影响,应用软件Materials Studio2017创建了木质素分子片段,并在不同含水率、压力、温度下对其进行了分子动力学仿真计算及相关性质预测,并参照模拟条件与所得结果进行了沙柳生物质燃料热压成型试验,继而对成型后燃料样品做了相关品质特性的检测与微观形态的显微分析。模拟结果显示,含水率为8%、11%、14%、17%时,沙柳木质素玻璃态转变温度(Tg)依次为410、392、381、376 K;其次,木质素分子的扩散能力随温度的升高而变大,但随压力和含水率上升均呈先增后减的趋势,其中在压力40 MPa、含水率14%时分别达到各自的最大值;此外,在含水率14%、压力40MPa、温度为380K条件下,水分子与木质素分子可形成氢键,预测其主要来源为水分子与环羟基或非环羟基之间的相互作用。对成型燃料相关特性的分析显示,就沙柳木质素Tg等性质的预测较为准确;另外,适当的水分与温度可降低成型功耗与松弛比,但均不宜过高;竖直方向,燃料内部颗粒在粘流体的作用下以叠加的方式凝固在一起,而水平方向有更明显的丝网状结构,这与沙柳木材所含丰富的纤维有关,这一方向颗粒主要是以平铺、搭接、嵌合的形式相结合。
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