納晶纖維素的制備、結構表征及應用性能研究.pdf

1、纖維素是自然界中最豐富的天然高分子化合物。近年來以各種天然纖維素為原料制備納晶纖維素(Nanocrystalline Cellulose，NCC)的研究受到了廣泛重視。本文利用天然無毒、生物相容性好、來源豐富、可生物降解的棉漿和竹漿纖維為基本原料，通過硫酸水解的方法制備納晶纖維素，用掃描電鏡(SEM)和納米粒徑分析儀對制備的納晶纖維素的形貌和尺寸進行了表征分析，并對納晶纖維素在造紙涂料中的應用進行了研究。
　　(1)通過硫酸水解的

2、方法，分別以棉漿和竹漿纖維為原料成功制備出NCC懸浮液，懸浮液泛藍光。所得到的NCC在水分散體系中非常穩(wěn)定，在室溫下長時間放置不會出現(xiàn)分層或沉淀現(xiàn)象。
　　(2)以制得的粒徑小于500nm的NCC為目標產(chǎn)品，研究了打漿度、反應溫度、反應時間以及硫酸濃度對NCC得率的影響，優(yōu)化了制備工藝，制備出高得率的NCC。用棉漿纖維制備NCC的最佳工藝條件是：打漿度為50°SR，硫酸濃度64％，反應溫度50℃，水解時間5 h。所得NCC呈棒狀，

3、自然干燥下排列有序且粒徑分布范圍較窄，平均粒徑為247.9 nm，得率在60％以上。用竹漿纖維制備NCC的最佳工藝條件是：硫酸濃度62％，反應溫度45℃，水解時間7 h。所得NCC平均粒徑為303.5 nm，得率在45％左右。對纖維水解反應來說，硫酸濃度對NCC得率影響最大，其次是反應時間，最后是反應溫度。
　　(3)在實驗范圍內，隨著硫酸濃度的增大、反應時間的延長和反應溫度的升高，所得NCC的粒徑會變小。對棉漿制備NCC來說，反

4、應溫度由35℃上升到55℃、反應時間從3 h延長到7 h、硫酸濃度由50％提高到68％所得到的納晶纖維素的平均粒徑分別減小了86.5 nm、100.4 nm、377.0 nm。對竹漿纖維制備NCC來說，反應溫度由35℃上升到55℃、反應時間從5 h延長到9 h、硫酸濃度由50％提高到64％所得到的NCC的平均粒徑分別減小了90.0 nm、88.0 nm、309.6 nm。實驗還表明，在實驗范圍內，固定三個因素(硫酸濃度、反應時間和溫度)

5、中的兩個因素，NCC的得率會隨著另一個因素的變化而呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。
　　(4)將實驗得到的NCC應用于造紙涂料中，探討了NCC對紙張白度、不透明度、光澤度、抗張強度、耐破度等的影響，以及對紙張印刷性能(包括色密度和圖像耐水性)的影響。研究表明：①NCC用于造紙涂料時，對紙張的光澤度、抗張強度和耐破度的影響最大，對紙張白度和不透明度的影響較小。當NCC添加量為25％時，紙張的白度下降了1.89％，不透明度提高了1.44％，光