納晶纖維素的制備、結(jié)構(gòu)表征及應(yīng)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(duì)制備的納晶纖維素的形貌和尺寸進(jìn)行了表征分析，并對(duì)納晶纖維素在造紙涂料中的應(yīng)用進(jìn)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(lán)光。所得到的NCC在水分散體系中非常穩(wěn)定，在室溫下長時(shí)間放置不會(huì)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(biāo)產(chǎn)品，研究了打漿度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間以及硫酸濃度對(duì)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(yīng)溫度50℃，水解時(shí)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(yīng)溫度45℃，水解時(shí)間7 h。所得NCC平均粒徑為303.5 nm，得率在45％左右。對(duì)纖維水解反應(yīng)來說，硫酸濃度對(duì)NCC得率影響最大，其次是反應(yīng)時(shí)間，最后是反應(yīng)溫度。
　　(3)在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著硫酸濃度的增大、反應(yīng)時(shí)間的延長和反應(yīng)溫度的升高，所得NCC的粒徑會(huì)變小。對(duì)棉漿制備NCC來說，反

4、應(yīng)溫度由35℃上升到55℃、反應(yīng)時(shí)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(duì)竹漿纖維制備NCC來說，反應(yīng)溫度由35℃上升到55℃、反應(yīng)時(shí)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(shí)驗(yàn)還表明，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，固定三個(gè)因素(硫酸濃度、反應(yīng)時(shí)間和溫度)

5、中的兩個(gè)因素，NCC的得率會(huì)隨著另一個(gè)因素的變化而呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。
　　(4)將實(shí)驗(yàn)得到的NCC應(yīng)用于造紙涂料中，探討了NCC對(duì)紙張白度、不透明度、光澤度、抗張強(qiáng)度、耐破度等的影響，以及對(duì)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(shí)，對(duì)紙張的光澤度、抗張強(qiáng)度和耐破度的影響最大，對(duì)紙張白度和不透明度的影響較小。當(dāng)NCC添加量為25％時(shí)，紙張的白度下降了1.89％，不透明度提高了1.44％，光