
前言
可持续发展和环保需求推动木质纤维素纤维在轻质复合材料中的应用。纤维与树脂的界面特性直接影响复合材料性能,而ζ电位正是表征界面性质的关键参数。
创新研究方法
本研究采用流动电位法,通过安东帕SurPASS 3 固体表面电位仪精准测定木材表面电荷。仪器配备:
专用圆柱形测量池
自动压力控制系统(0-500 mbar)
高精度电位/电导率检测模块
pH自动滴定系统

SurPASS 3 固体表面电位仪
核心发现
1、木材到再生纤维的电荷演变
研究首次揭示木材加工全过程的表面电荷变化规律:
所有木材在pH>2.6时均带负电荷
再生纤维负电荷密度提升约50%
等电点稳定在pH 2.6,证实羧酸基团的主导作用

木材(山毛榉)、纸浆和再生纤维素纤表现 Zeta电位随pH值的变化关系
2、硬木/软木特性差异
研究对比山毛榉(硬木)和云杉(软木)的显著差异:
Zeta 电位幅值及pH响应曲线不同
云杉溶胀速率较慢,需数十分钟达到平衡
山毛榉遇水即快速溶胀

硬木(山毛榉)与软木(云杉)样品的 Zeta 电位对比
3、溶胀行为实时监测突破
云杉在溶液中需数十分钟达到溶胀平衡
山毛榉遇水即快速溶胀
Zeta 电位成为溶胀过程"监测仪"

云杉在 0.001 mol/L KCl溶液(pH 6.2)中浸泡时间与 Zeta 电位的变化关系(反映溶胀过程)
技术革新
✔️ 流动电位法:突破传统测量局限,精准捕捉微孔结构电荷变化
✔️ 动态监测:实时追踪木材溶胀全过程
✔️ 多形态适配:同一平台支持木材、纸浆、纤维全流程测试
数据揭示规律
材料类型 | 等电点(pH) | 特征电荷(mV) | 亲水性 |
原始木材 | 2.6 | -15~-35 | 中等 |
纸浆 | 2.6 | -20~-45 | 较高 |
再生纤维 | 2.6 | -30~-60 | 最强 |
研究意义
本研究不仅填补了木材表面电荷研究空白,更为可持续发展提供关键技术支撑:
为木质材料精准改性提供理论依据
推动绿色复合材料创新发展
助力碳中和目标实现
建筑材料物性表征
本指南包含真实的测量数据,解释了如何分析和优化关键属性,包括颗粒大小、相成分、添加剂分析、流变行为和机械特性。获得提升产品质量、满足环境标准并在建筑行业保持领先的知识。
