發(fā)布時(shí)間：2017-11-13 20:37

  本文關(guān)鍵詞：非木材原料納米纖維素及其膜材料的制備與表征

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【摘要】：生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為新型功能材料是國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。而非木材纖維原料是我國(guó)十分豐富的生物質(zhì)資源,其含有較高比例的碳水化合物(纖維素和半纖維素)。將這些碳水化合物利用,制備成高附加值的納米纖維素及其材料,具有重要意義。本研究首先以三種典型的非木材蔗渣、蘆葦和竹子為原料制備成了溶解漿和納米纖維素,并以納米纖維素制成薄膜材料。比較了不同原料制備的納米纖維素及其成膜性質(zhì)的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)由竹子原料制備的溶解漿及納米纖維素的熱穩(wěn)定性最好,同時(shí)制備而成的納米纖維素膜的透明性及力學(xué)性能最高,其拉伸強(qiáng)度和楊氏模量分別為92.85MPa和5945MPa。其次,制備溶解漿的預(yù)水解是采用醋酸預(yù)處理,并對(duì)三種原料的醋酸預(yù)處理工藝進(jìn)行了優(yōu)化,其結(jié)果發(fā)現(xiàn)蔗渣的最佳預(yù)處理?xiàng)l件為:預(yù)處理溫度160℃、保溫時(shí)間60min,醋酸添加量為2.5%;蘆葦?shù)淖罴杨A(yù)處理?xiàng)l件為:預(yù)處理溫度160℃、保溫時(shí)間90min,醋酸添加量為0%;竹子的最佳預(yù)處理?xiàng)l件為:預(yù)處理溫度160℃、保溫時(shí)間60min,醋酸添加量為7.5%。且升溫時(shí)間均為30min,固液比為5:1。原料中半纖維素和部分纖維素的降解產(chǎn)物存在于預(yù)水解液中,可以作為碳源培養(yǎng)細(xì)菌纖維素。第三,以蔗渣預(yù)水解液中的半纖維素降解產(chǎn)物為碳源,采用木醋桿菌培養(yǎng)細(xì)菌纖維素。為了研究預(yù)水解液中各組分對(duì)細(xì)菌纖維素產(chǎn)量的影響,預(yù)先進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)菌纖維素的產(chǎn)量隨葡萄糖含量的增加而增加,木糖含量的增加會(huì)降低細(xì)菌纖維素的產(chǎn)量;同時(shí)糠醛和羥甲基糠醛對(duì)木醋桿菌生產(chǎn)細(xì)菌纖維素有抑制作用,且其完全抑制濃度分別為0.7g/L和0.5g/L。同時(shí)采用了活性炭對(duì)蔗渣預(yù)水解液進(jìn)行了脫毒處理,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)活性炭的添加量為4%(m/V)時(shí),細(xì)菌纖維素的產(chǎn)量為1.82g/L。說(shuō)明預(yù)水解液具有發(fā)酵生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的潛力。對(duì)不同培養(yǎng)基中生產(chǎn)的細(xì)菌纖維素凍干樣品進(jìn)行了XRD和SEM分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)糠醛等抑制劑的添加會(huì)影響細(xì)菌纖維素的結(jié)晶度及尺寸。最后,以羥丙基甲基纖維素為基質(zhì),采用細(xì)菌纖維素作為增強(qiáng)劑,制備了細(xì)菌纖維素復(fù)合材料。該復(fù)合膜具有較高的熱學(xué)性能,其最大熱降解溫度為346℃左右,且細(xì)菌纖維素含量的增加,對(duì)于復(fù)合膜熱學(xué)性能的影響不大。復(fù)合膜的透明度不高,且細(xì)菌纖維素的添加會(huì)使復(fù)合膜的光散射性增強(qiáng)。同時(shí)復(fù)合膜具有較高的力學(xué)性能,細(xì)菌纖維素的添加量使力學(xué)性能有很大的提高,當(dāng)細(xì)菌纖維素的含量增加到5%時(shí),復(fù)合膜的楊氏模量從1502MPa增加到了3199MPa,拉伸應(yīng)力從65MPa增加到了139MPa,均提高了一倍。同時(shí)透氣量也會(huì)隨著細(xì)菌纖維素含量的增加而增加。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O636.11

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本文編號(hào)：1182336