納米纖維素晶體的制備及其在造紙中的應(yīng)用.pdf

1、在煤、石油和天然氣等不可再生資源日益枯竭的現(xiàn)狀下，充分開發(fā)利用可再生資源成為必然趨勢(shì)。天然纖維素是地球上最豐富的生物質(zhì)資源，是自然界中分布最廣的生物高分子，它存在于各種各樣的生物如植物、動(dòng)物以及一些細(xì)菌等中。納米纖維素晶體（NCC）是從天然纖維中提取出的一種納米級(jí)的纖維素，它不僅具有具有納米顆粒的特征，還具有一些獨(dú)特的強(qiáng)度和光學(xué)性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文分別采用硫酸水解法和酶水解法制備NCC。以漂白闊葉木硫酸鹽漿為原

2、料，用硫酸水解法制得NCC，通過(guò)X-射線衍射分析（XRD）、顆粒電荷測(cè)定儀（PCD）、原子力顯微鏡（AFM）和偏光顯微鏡等分析手段，對(duì)其形態(tài)和光學(xué)特性進(jìn)行了表征，并研究了反應(yīng)條件對(duì)NCC的結(jié)晶度、產(chǎn)物得率、表觀電荷密度的影響。研究結(jié)果表明，反應(yīng)溫度和酸漿比對(duì)產(chǎn)物得率有決定性的影響。用64 wt％的硫酸制備的NCC的得率在23.32％-33.56％之間。由AFM觀察和X射線衍射分析可知，NCC是橫截面尺寸在納米范圍、長(zhǎng)徑比很大、結(jié)晶度很高

3、（能夠超過(guò)80％）的長(zhǎng)棒狀晶體。將NCC懸浮液置于釔穩(wěn)定的氧化鋯單晶（100）表面，在自然條件下蒸發(fā)，可以得到具有特殊光學(xué)性質(zhì)的膜。在偏振光顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)這種膜能夠反射偏振光，且反射光的顏色隨著入射光角度的變化而變化。對(duì)酶法制備NCC的工藝條件進(jìn)行了探索，研究發(fā)現(xiàn)使用MCC為底物時(shí)，改變酶的種類、用量等均很難得到均勻的NCC懸浮液，NCC的得率很低；當(dāng)使用漂白針葉木硫酸鹽漿作底物時(shí)，使用纖維素酶在用量為80000 IU/g絕干漿，水解

4、時(shí)間4d，pH 4.8，溫度50℃反應(yīng)條件下能得到NCC，得率為18.37％，產(chǎn)物表面不帶電荷。分別使用3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨（CHTMAC）和硼酸對(duì)NCC進(jìn)行了陽(yáng)離子化和陰離子化改性，探索了改性的適宜工藝條件，研究了pH對(duì)改性NCC表面電荷密度的影響發(fā)現(xiàn)，其表面電荷密度隨pH的升高而降低。對(duì)改性NCC的理化性質(zhì)進(jìn)行了初步的研究看到季銨化改性的NCC產(chǎn)生凝膠現(xiàn)象，并失去了手性液晶相的性質(zhì)，而硼酸改性的NCC除了表觀電荷密度升高外