【摘要】：農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用可以同時解決環(huán)境污染問題和資源緊缺問題,具有重要的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益。從農(nóng)業(yè)廢棄物等分離出的納米纖維素是一種可再生的納米材料,具有十分優(yōu)越的性能和廣泛的應(yīng)用前景。本研究以煙桿為材料,采用亞硫酸銨預(yù)處理和甲酸預(yù)水解提取不同木質(zhì)素含量煙桿纖維素樣品,再將煙桿纖維素樣品分散在N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中后,結(jié)合高壓均質(zhì)制備含木質(zhì)素的納米纖維素,并通過抽濾和真空干燥法以納米纖維素制備煙桿自組裝纖維素納米紙。本文探究了殘余木質(zhì)素對納米纖維素及纖維素納米紙性能的影響。在此制備流程中,亞硫酸銨預(yù)處理所產(chǎn)生的廢液可以用于生產(chǎn)木質(zhì)素基氮肥,甲酸和DMAC可回收重復(fù)利用,因此整個制備過程綠色、可持續(xù)。研究發(fā)現(xiàn),木質(zhì)素會阻礙納米纖維素的分絲化,含木質(zhì)素的納米纖維素直徑較粗。木質(zhì)素在纖維素納米紙中起到了“粘合劑”的作用,大大加強(qiáng)了纖維素納米紙的機(jī)械性能(抗拉強(qiáng)度、韌性等)。當(dāng)殘余木質(zhì)素含量從0%提升至3.4%時,所制備纖維素納米紙的抗拉強(qiáng)度和韌性分別從179 MPa和12.8 MJ?m~(-3)提升至255MPa和19.7 MJ?m~(-3);其濕強(qiáng)度也得到了大幅增強(qiáng),當(dāng)殘余木質(zhì)素含量從0%提升至13.7%時,所制備纖維素納米紙的濕強(qiáng)度從18 MPa提升至84 MPa,克服了纖維素納米紙濕強(qiáng)度低的缺點(diǎn)。另外,殘余的木質(zhì)素還能增強(qiáng)纖維素納米紙的熱穩(wěn)定性。隨著纖維素納米紙中木質(zhì)素含量的增加,其紫外線屏蔽率也大幅提升。當(dāng)殘余木質(zhì)素含量達(dá)到5.8%時,紫外線A和紫外線B的屏蔽率可達(dá)93%和99.9%以上。另一方面,纖維素納米紙的霧度也隨著木質(zhì)素含量增加而提高,當(dāng)纖維素納米紙不含木質(zhì)素時,其霧度為76.3%,而當(dāng)木質(zhì)素含量為13.7%時,霧度可以達(dá)到95%。此外,當(dāng)木質(zhì)素含量從0%上升至13.7%時,纖維素納米紙的水接觸角從61.2o提高至90.1o。而且所制備的纖維素納米紙的耐水性也很好,它們在水中浸泡100天后仍然可以保持原有形狀。本研究中所制備的纖維素納米紙柔性好,機(jī)械性能好,阻隔性能好,耐水性好,還具有紫外線屏蔽功能。綜上所述,本文以農(nóng)業(yè)木質(zhì)纖維廢棄物煙桿作為材料,以環(huán)境友好、可續(xù)持的方法制備了含木質(zhì)素的納米纖維素和纖維素納米紙,將煙稈變廢為寶,為農(nóng)業(yè)廢棄物的高附加值利用提供了一種新的思路。
【圖文】：

圖 1-1 天然木質(zhì)纖維的層級結(jié)構(gòu)Fig. 1-1 Hierarchical structure of plant fiber維素的植物每年約產(chǎn)生 1000 億噸的纖維素，這使得這種天然高分的有機(jī)碳庫。纖維素在 1893 年由 Anselme Payen 首次發(fā)現(xiàn)并引構(gòu)及理化性質(zhì)經(jīng)過一個多世紀(jì)的研究已經(jīng)十分成熟。如圖 1-2

圖 1-3 分子內(nèi)和分子間氫鍵網(wǎng)狀示意圖Fig.1-3 Intra- and inter-molecular hydrogen-bonding network.1.2 木質(zhì)素全球的植物每年約產(chǎn)生 600 億噸木質(zhì)素[11]，這使得木質(zhì)素成為全世界存量大的天然有機(jī)物。木質(zhì)素由 Anselme Payen 發(fā)現(xiàn)，，但其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜難以確認(rèn)前認(rèn)為木質(zhì)素是一種異構(gòu)芳香烴聚合物[12]。如圖 1-4 所示其基本結(jié)構(gòu)為苯丙
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1;X71

【參考文獻(xiàn)】

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1 葉協(xié)鋒;于曉娜;孟琦;劉迎昌;宋顯鋒;劉國慶;劉媛媛;聶鑫;;烤煙秸稈炭化后理化特性分析[J];煙草科技;2015年05期

2 楊軍艷;畢宇霆;吳建新;孫小玲;;木質(zhì)素化學(xué)改性研究進(jìn)展[J];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年01期

3 謝慧;張兆昆;吳瓊;王風(fēng)芹;任天寶;宋安東;;玉米秸稈水解液發(fā)酵產(chǎn)琥珀酸的條件優(yōu)化研究[J];中國釀造;2014年04期

4 龔迎春;李曉平;吳章康;周中原;;煙稈制備刨花板的力學(xué)性能研究[J];西部林業(yè)科學(xué);2013年06期

5 李禎祺;許麗;徐萍;;木質(zhì)纖維素生物煉制的國際發(fā)展態(tài)勢分析[J];生物產(chǎn)業(yè)技術(shù);2013年04期

6 邵伏文;薛寶燕;;明清時期煙草在我國的引種及栽培技術(shù)[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年08期

7 張金明;張軍;;基于纖維素的先進(jìn)功能材料[J];高分子學(xué)報;2010年12期

8 周建;曾榮;羅學(xué)剛;;木質(zhì)素化學(xué)改性的研究現(xiàn)狀[J];纖維素科學(xué)與技術(shù);2006年03期

9 劉秉鉞,李淋,楊大成;稻草亞銨法優(yōu)化蒸煮工藝條件[J];黑龍江造紙;2003年04期

10 汪新民,蔣宗豪;亞銨法制漿黑液作肥料對水環(huán)境影響的研究[J];農(nóng)村生態(tài)環(huán)境;1998年04期

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1 陳亞鵬;木質(zhì)素磺酸鹽改性研究[D];濟(jì)南大學(xué);2012年

2 王磊;木質(zhì)素的提取、改性及其綜合利用[D];山東師范大學(xué);2012年

本文編號：2611397