多步溶胀水解法制备NCC的初步探索开题报告

全文总字数：930字

1. 研究目的与意义

纳米微晶纤维素是一种制备原料来源广泛、成本低、在功能材料等领域有广泛应用前景的可再生新兴纤维素功能材料。

然而纳米微晶纤维素的制备存在得效率低、水耗大、对设备要求严格等缺点，限制了纳米微晶纤维素的大规模生产， 因此本文意探索纳米微晶纤维素的绿色、高效制备方法。

2. 国内外研究现状分析

国内外关于纳米结晶纤维素的应用研宄已经开展多年，在结构材料、生物工程、食品制造等领域的应用引起了国内外科学工作者的广泛关注已有部分标志性进展，如2011年加拿大的DomtarWindsor纸厂建立了一个产能为It/d的纳米结晶纤维素生产车间。

3. 研究的基本内容与计划

本次毕业设计是研究纤维素溶胀形成纳米级纤维素晶体的过程，选用纸浆成品、浓硫酸、蒸馏水、聚醚、多聚甲醛/二甲基亚砜等溶胀剂为主要原料，综合考虑温度、溶胀剂种类、时间、酸度及用量等纳米纤维素形成过程的影响。

实验计划：第一阶段：实验阶段 空白试验（以水为溶剂）称取xx g的纤维素，置于三口烧瓶中，加入x ml的水、x ml的浓硫酸，在图1.1所示的装置中，在95 ℃条件下恒温搅拌5h后，每隔1h跟踪取样，利用其高结晶的特点，用偏光显微镜来观察纤维素的形貌。

对比实验①称取xx g的纤维素，置于三口烧瓶中，加入x ml的多聚甲醛/二甲基亚砜、x ml的浓硫酸，改变实验温度，分别在80℃、85℃、90℃、100℃、105℃条件下反应，跟踪取样，直到纤维素的大小不变时停止反应。

4. 研究创新点

努力提高NCC 的得率对最终生产成本具有很大的影响，利用Bondeson 等人的研究结论，优化了酸水解制备NCC 的条件，结果在硫酸浓度63.5%（质量百分比），反应时间2 h 的条件下，NCC 的得率30%。

随后参照Hamad等人结论以硫酸盐浆为原料酸水解制备NCC，结果表明反应温度65℃，硫酸浓度64%，反应时间5 min 时，NCC 得率38%，并且具有很高的结晶度（＞ 80%）。