酸法制备纳米纤维素的研究开题报告

1. 研究目的与意义

木材本身就是一种天然的复合材料，其成分包括纤维素、半纤维素及木质素。同时，木材也是由纳米纤维、微纤维、管胞、导管分子及薄壁组织细胞组成的复合材料。

木材[1]、农业副产物[2-4]、细菌纤维素[5]、动物纤维素[6-7]和一些纯度较高的再生纤维素均可作为制备纳米纤维素晶体的原料，目前已有较多学者由各种纤维素原料制得了纳米纤维素晶体。

纤维素是自然界主要由植物通过光合作用合成，它的原料主要来源于绿色植物、棉花、一些藻类等，在自然界中取之不尽用之不竭；因此纤维素作为一种新型的天然高分子材料，在工业的可持续发展领域占有重要地位[8]。

2. 国内外研究现状分析

1947年，nickerson和habrie[12]分别采用盐酸和硫酸对木材和棉花进行水解，可以得到纳米纤维素的悬浮液。

1951年，ranby[13]等以木质纤维素为原料通过酸水解的方法制备出了稳定的纳米纤维素悬浮液，纳米纤维素为棒状，长度为50-60nm，宽度为5-l0nm。

gray[14]等在1997年采用硫酸对棉花、木浆等不同的原料进行水解，制备出了具备不同特性的纳米纤维素，并研究了不同原料对ncc结构与形貌以及ncc表面的带电荷情况的影响。

3. 研究的基本内容与计划

本论文课题重点研究酸法制备纳米纤维素的工艺，通过酸的催化作用，破坏纤维素的无定形区结构，使氢键发生断裂，从而制备出具有高结晶度的纤维素。主要研究内容包括：水解过程中酸的种类和浓度、水解温度和时间等工艺参数对纳米纤维素的结晶度、粒度分布及纳米纤维素的产率的影响等。

酸水解法制备纳米微晶纤维素常用的无机酸有硫酸、盐酸和磷酸，其中以硫酸的使用最为常见，也有人将硫酸和盐酸按照一定的比例混合使用，并且能获得较好的效果。天然纤维素在水解前一般都要用浓溶液对其进行预处理，以除去纤维表面的脂肪和赌质物质，以增加纤维的可及性。纤维素在水解的同时可以使纳米纤维素的表面发生改性，赋予纳米纤维素新的功能和特性；但是由于水解法制备纳米纤维素需要强酸的参与，而强酸具有一定的腐蚀性，水解反应对实验设备的要求较高，而且反应过程中会产生大量的废酸和杂质，反应后的残留物回收和处理需要考虑。

2016.1.10-2.10：文献检索，资料收集；

4. 研究创新点

通过研究酸法制备纳米纤维素工艺，分析不同工艺条件和参数对分离纳米纤维素的性能影响，以及木质材料在分离纳米纤维素过程中的变化规律。