多元醇溶胀前处理对于NCC水解的影响及其水解工艺的优化开题报告

1. 研究目的与意义

目的：根据溶解度参数选择合适的多元醇型混合溶胀剂，，并对于溶胀剂的溶胀条件进行合理的探讨，通过对于过程的跟踪和产品的表征同时对于相应的水解工艺进行相应的优化。

意义：纤维素是自然界中最丰富且有生物可降解性的天然高分子材料。在当今世界资源快速消耗、环境恶化的形势下，注重开发可再生的纤维素资源具有重要的战略意义。但是纤维素作为一种天然高分子化合物，在性能上存在着某些缺点，如不耐化学腐蚀、强度有限等，这些物理形态也限制了其应用范围。若将其制备成纳米材料，就可以在一定程度上优化它的性能，使这一可再生资源具有更广阔的应用范围。现有NCC的酸水解方法得率低，条件剧烈，对于形貌控制不充分。选择在多元醇混合溶液中进行溶胀，提高非晶区的链间距，增大非晶区和晶区的结晶度差，就可能在较温和的条件下水解。

2. 国内外研究现状分析

物理、生物、化学方法相结合，在纳米尺寸范围内制备ncc，采用立体、位向选择性化学法控制与改性ncc超分子聚集体的表面;可控结构设计ncc超分子的结构、尺寸与形貌，并采用植物中纤维素晶体、基元原纤的合成与生长机理，利用自组装的原理制备出稳定的多重样式的ncc，开展分子识别与位点识别等自组装过程机理、多尺度结构效应的形成机理等基础理论性研究，由此创制出具有优异功能的新纳米精细化工品、新纳米材料，是纤维素科学的前沿领域和热点。

ncc在聚合物基纳米复合材料领域中作为一种天然的、新型的高强度补强剂，已经得到了部分研究，并取得了重大进展。由于纤维素本身的制备过程对水介质的依赖性、水解尺寸的不稳定性以及其本身的水溶性，使至今为止的研究主要集中在几种具有水溶性的聚合物上，因此，有关纤维素晶体的研究需要将重点放在制备过程中的尺寸可控性和晶体的有机化改性，以及有机改性后在非水溶性聚合物中的应用等问题上，以期完善ncc的制备和扩大其在纳米复合材料中的应用领域。

作为一种新兴的纳米生物材料，ncc日益受到各界的广泛关注。我国在ncc这方面的研究开发尚处于起步阶段。在世界人口增长与耕地有限的矛盾日益突出、世界石油资源将在今后若干年内被开采耗尽的情况下，作为一种用途十分广泛的生物材料，ncc蕴藏着无限商机和美好发展前景。预计在不久的将来，ncc在中国将会发展成一个大产业。

3. 研究的基本内容与计划

（1）查阅现有文献，寻找合适的多元醇，按比例制备符合要求的混合溶剂；

（2）开始实验，找到具有最佳溶胀效果的多元醇混合溶剂的组成及含量，将经过溶胀剂预处理的ncc原料在酸条件下进行反应，改变反应时间、酸的浓度以及温度，确定ncc得率最高以及形貌较好的反应条件

（3）同未进行多元醇前处理而进行酸水解得到的ncc的得率以及形貌特征作比较，观察是否达到预期效果

4. 研究创新点

同样是采取酸水解的办法制备NCC，但经过多元醇混合溶剂的溶胀，使得晶区与非晶区间分离，然后将晶区提取出来，再在酸性条件下进行水解。这时所需要的酸的强度理论上要比未经溶胀时的要低，因此反应不会太剧烈。而且酸强度降低之后，对形成的NCC的晶体结构破坏程度减小，晶体产率会相应提高，形貌也能得到改善。