纳米纤维素晶体的制备及其在造纸中的应用.pdf

陕西中医学院硕士学位论文纳米纤维素晶体的制备及其在造纸中的应用姓名：吴开丽申请学位级别：硕士专业：制浆造纸工程指导教师：徐清华20100520山东轻工业学院硕士学位论文摘要在煤、石油和天然气等不可再生资源日益枯竭的现状下充分开发利用可再生资源成为必然趋势。天然纤维素是地球上最丰富的生物质资源是自然界中分布最广的生物高分子它存在于各种各样的生物如植物、动物以及一些细菌等中。纳米纤维素晶体（NCC）是从天然纤维中提取出的一种纳米级的纤维素它不仅具有具有纳米颗粒的特征还具有一些独特的强度和光学性能具有广阔的应用前景。论文分别采用硫酸水解法和酶水解法制备NCC。以漂白阔叶木硫酸盐浆为原料用硫酸水解法制得NCC通过X-射线衍射分析（XRD）、颗粒电荷测定仪（PCD）、原子力显微镜（AFM）和偏光显微镜等分析手段对其形态和光学特性进行了表征并研究了反应条件对NCC的结晶度、产物得率、表观电荷密度的影响。研究结果表明反应温度和酸浆比对产物得率有决定性的影响。用64wt%的硫酸制备的NCC的得率在23.32%-33.56%之间。由AFM观察和X射线衍射分析可知NCC是横截面尺寸在纳米范围、长径比很大、结晶度很高（能够超过80%）的长棒状晶体。将NCC悬浮液置于钇稳定的氧化锆单晶（100）表面在自然条件下蒸发可以得到具有特殊光学性质的膜。在偏振光显微镜下观察发现这种膜能够反射偏振光且反射光的颜色随着入射光角度的变化而变化。对酶法制备NCC的工艺条件进行了探索研究发现使用MCC为底物时改变酶的种类、用量等均很难得到均匀的NCC悬浮液NCC的得率很低；当使用漂白针叶木硫酸盐浆作底物时使用纤维素酶在用量为80000IU/g绝干浆水解时间4dpH4.8温度50℃反应条件下能得到NCC得率为18.37%产物表面不带电荷。分别使用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（CHTMAC）和硼酸对NCC进行了阳离子化和阴离子化改性探索了改性的适宜工艺条件研究了pH对改性NCC表面电荷密度的影响发现其表面电荷密度随pH的升高而降低。对改性NCC的理化性质进行了初步的研究看到季铵化改性的NCC产生凝胶现象并失去了手性液晶相的性质而硼酸改性的NCC除了表观电荷密度升高外其他物理化学性质基本上没有变化。对NCC和改性NCC在造纸中的应用进行了探索发现在一定量的加入量范围内NCC和改性NCC湿部添加能够提高纸张的抗张强度和撕裂强度。将其单独使用或者是和CPAM、阳离子淀粉等助剂配合使用有利于提高浆料细小组分的留着率阳离子NCC对滤水速度也有一定的提高。关键词：纳米纤维素晶体；表观电荷密度；结晶度；改性；纤维素酶；增强；留着率I山东轻工业学院硕士学位论文ABSTRACTDevelopmentandutilizationofrenewableresourcesfullybecomeinevitabletrendunderthecurrentsituationoftheexhaustingnon-renewableresourcessuchascoaloilandnaturalgas.Naturalcelluloseisthemostabundantbi