Chuyển hoỏ tinh thể của lignin: chuyển hoỏ là hiện tượng phổ biến của cỏc vật liệu cao phõn tử khụng định hỡnh, vỡ khụng cú khả năng tạo thành toàn bộ cỏc hợp chất cao phõn tử kết tinh nờn khụng thể hỡnh thành được kết tinh 100%, do đú luụn luụn tồn tại vựng khụng kết tinh. Khi cỏc chất liệu cao phõn tử phỏt sinh chuyển hoỏ thuỷ tinh cỏc tớnh chất vật lý, cơ học đặc biệt là tớnh chất cơ học cú sự thay đổi mạnh mẽ, trong khu vực nhiệt độ chuyển hoỏ chỉ cần thay đổi nhiệt độ khoảng vài độ thỡ mụđun đàn hồi đó thay đổi 3 - 4 cấp. Lỳc này, gỗ từ vật rắn cú độ cứng tương đối cao đột nhiờn trở thành vật liệu đàn hồi dẻo, hoàn toàn thay đổi tớnh năng vốn cú của vật liệu. Vỡ thế, chuyển biến thuỷ tinh là một tớnh chất vụ cựng quan trọng của chất cao phõn tử. Trong Hỡnh 2.5 biểu thị mối quan hệ giữa nhiệt độ chuyển hoỏ và biến dạng gỗ.
Chuyển hoỏ thuỷ tinh của vật liệu cao phõn tử là sự chuyển biến giữa trạng thỏi thuỷ tinh và trạng thỏi đàn hồi cao. Nhiệt độ chuyển hoỏ trạng thỏi thuỷ tinh (Tg) là một chỉ tiờu quan trọng để biểu thị chuyển hoỏ thuỷ tinh.
Khi nhiệt độ gỗ (T) nhỏ hơn nhiệt độ chuyển hoỏ thuỷ tinh Tg, lỳc này gỗ đang ở trạng thỏi thuỷ tinh, khi nhiệt độ gỗ (T) nằm trong khoảng nhiệt độ chuyển hoỏ thuỷ tinh và nhiệt độ lỏng dớnh (Tf) (T (Tg & Tf) thỡ gỗ đang ở trạng thỏi đàn hồi cao, khi nhiệt độ gỗ T lớn hơn nhiệt độ chuyển hoỏ lỏng dớnh Tf thỡ gỗ ở trạng lỏng dớnh. Khi nhiệt độ gỗ nhỏ hơn nhiệt độ thuỷ tinh hoỏ thỡ năng lượng của phõn tử rất thấp những chuyển động của cỏc mắt xớch bị đụng cứng và ta khụng đo được chuyển động của cỏc đoạn mạch biểu thị biến dạng. Vỡ thế, trờn quan điểm vi mụ biến dạng của chất cao phõn tử trạng thỏi thuỷ tinh là rất nhỏ. Khi nhiệt độ tăng cao thỡ năng lượng chuyển động nhiệt và thể tớch tự do của phõn tử của cỏc chất cao phõn tử tăng dần, khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ thuỷ tinh hoỏ thỡ chuyển động của cỏc mắt xớch phõn tử bắt đầu bị kớch phỏt, lỳc này hỡnh thành khu vực chuyển hoỏ thuỷ tinh của trạng thỏi động lực học chất cao phõn tử vụ định hỡnh (lignin), khi nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ Tf thỡ gỗ chuyển hoỏ thành dạng lỏng dớnh làm cho chất cao phõn tử giống như chất lỏng dớnh sản sinh chuyển động của chất lỏng dớnh.
Nhiều kết quả nghiờn cứu cho thấy, lignin cú đặc tớnh chuyển hoỏ thuỷ tinh của chất cao phõn tử vụ định hỡnh. Khi gia nhiệt cho lignin đạt đến nhiệt độ chuyển hoỏ thuỷ tinh thể Tg, lignin nhanh chúng dẻo hoỏ. Cỏc yếu tố làm
Tg Tf Nhiệt độ
B
iến dạ
ng
ảnh hưởng đến nhiệt độ dẻo hoỏ của lignin là nguồn gốc, phương phỏp phõn ly phõn tử lượng, độ ẩm của lignin. Nếu độ ẩm của lignin thấp thỡ nhiệt độ chuyển hoỏ cao, ngược lại nếu độ ẩm của lignin cao thỡ nhiệt độ chuyển hoỏ thuỷ tinh của nú giảm xuống.
Cơ chế cũng như quỏ trỡnh chuyển hoỏ thuỷ tinh thể của lignin rất quan trọng trong cụng nghệ biến tớnh gỗ bằng phương phỏp nộn ộp, gia nhiệt trực tiếp. Trong quỏ trỡnh ộp tạo chiều dày vỏn, khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ chuyển hoỏ thuỷ tinh thể nhờ vào tỏc dụng dẻo nhiệt của lignin cú thể nhanh chúng tạo được chiều dày vỏn với ỏp lực nhỏ.
Chuyển hoỏ tinh thể của vỏch tế bào: cỏc thành phần của gỗ cú thể dẻo hoỏ bao gồm cellulose, vựng khụng kết tinh của cellulose và hemicellulose cú tỏc dụng thõn hợp rất mạnh với tớnh trương nở của gỗ. Nước khụng thể chui vào vựng kết tinh của cellulose nhưng dung dịch NH3 thỡ cú thể chui vào được. Từ đú, làm cho bờn trong của cỏc mixencellulose trương nở. Chớnh điều đú ta cú thể thấy chỉ cú thể dẻo hoỏ cỏc thành phần của vỏch tế bào bằng hoỏ chất cũn nhiệt độ thỡ ớt cú tỏc dụng. Ta thấy, lignin là một thành phần hết sức quan trọng liờn quan đến khả năng dẻo hoỏ của gỗ.