基本簡介
在煤、石油和天然氣等不可再生資源日益枯竭的現狀下，充分開發利用可再生資源成為必然趨勢。天然纖維素是地球上最豐富的生物質資源，是自然界中分布最廣的生物高分子，它存在於各種各樣的生物如植物、動物以及一些細菌等中。納米纖維素晶體（NCC）是從天然纖維中提取出的一種納米級的纖維素，它不僅具有具有納米顆粒的特徵，還具有一些獨特的強度和光學性能，具有廣闊的套用前景。論文分別採用硫酸水解法和酶水解法製備NCC。以漂白闊葉木硫酸鹽漿為原料，用硫酸水解法製得NCC，通過X-射線衍射分析（XRD）、顆粒電荷測定儀（PCD）、原子力顯微鏡（AFM）和偏光顯微鏡等分析手段，對其形態和光學特性進行了表征，並研究了反應條件對NCC的結晶度、產物得率、表觀電荷密度的影響。研究結果表明，反應溫度和酸漿比對產物得率有決定性的影響。用64wt%的硫酸製備的NCC的得率在23.32%-33.56%之間。由AFM觀察和X射線衍射分析可知，NCC是橫截面尺寸在納米範圍、長徑比很大、結晶度很高（能夠超過80%）的長棒狀晶體。將NCC懸浮液置於釔穩定的氧化鋯單晶（100）表面，在自然條件下蒸發，可以得到具有特殊光學性質的膜。在偏振光顯微鏡下觀察發現這種膜能夠反射偏振光，且反射光的顏色隨著入射光角度的變化而變化。對酶法製備NCC的工藝條件進行了探索，研究發現使用MCC為底物時，改變酶的種類、用量等均很難得到均勻的NCC懸浮液，NCC的得率很低；當使用漂白針葉木硫酸鹽漿作底物時，使用纖維素酶在用量為80000IU/g絕乾漿，水解時間4d，pH4.8，溫度50℃反應條件下能得到NCC，得率為18.37%，產物表面不帶電荷。分別使用3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨（CHTMAC）和硼酸對NCC進行了陽離子化和陰離子化改性，探索了改性的適宜工藝條件，研究了pH對改性NCC表面電荷密度的影響發現，其表面電荷密度隨pH的升高而降低。對改性NCC的理化性質進行了初步的研究看到季銨化改性的NCC產生凝膠現象，並失去了手性液晶相的性質，而硼酸改性的NCC除了表觀電荷密度升高外，其他物理化學性質基本上沒有變化。對NCC和改性NCC在造紙中的套用進行了探索，發現在一定量的加入量範圍內，NCC和改性NCC濕部添加能夠提高紙張的抗張強度和撕裂強度。將其單獨使用或者是和CPAM、陽離子澱粉等助劑配合使用有利於提高漿料細小組分的留著率，陽離子NCC對濾水速度也有一定的提高。
