天然纖維素作為地球上最為豐富的可再生資源,具有綠色環(huán)保、無毒、可降解等優(yōu)點(diǎn)。納米纖維素不僅具備纖維素的特點(diǎn),還具有高楊氏模量、高結(jié)晶度、高吸水、聚合度高等眾多優(yōu)良特性,使其在各行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域備受青睞。酶解結(jié)合機(jī)械法制備納米纖維素的方法相對(duì)成熟,但是酶處理和機(jī)械處理兩者的比重對(duì)納米纖維素的影響有待進(jìn)一步研究。納米纖維素比表面積大的特點(diǎn)在賦予其高化學(xué)反應(yīng)活性的同時(shí),還使得其在干燥過程中極易發(fā)生團(tuán)聚,從而阻礙了其應(yīng)用發(fā)展。本論文使用Design-Expert的響應(yīng)面法分析了酶解和高壓均質(zhì)處理對(duì)所得納米纖維素的影響,對(duì)納米纖維素的再分散性進(jìn)行了研究,并對(duì)其進(jìn)行了季銨化改性及其改性后的性能研究。以闊葉木漿為原料,使用R-363、R-358、R-360、R-210四種纖維素內(nèi)切酶分別對(duì)其進(jìn)行酶解處理,對(duì)酶解纖維的長度、寬度、粗糙度、扭結(jié)率、卷曲指數(shù)、細(xì)小纖維含量進(jìn)行纖維形態(tài)分析。結(jié)果表明,酶處理對(duì)纖維的長度、寬度、扭結(jié)率、卷曲指數(shù)、細(xì)小纖維含量都有顯著影響,而對(duì)纖維的粗糙度影響不顯著。酶解處理效果越好,纖維的長度、扭結(jié)率、卷曲指數(shù)越小,寬度和細(xì)小纖維含量越大。四種纖維素酶中,R-363對(duì)闊葉木漿的酶解效果最好。以闊葉木漿和針葉木漿為原料,用Design-Expert軟件對(duì)酶解時(shí)間、酶用量、均質(zhì)次數(shù)對(duì)所得納米纖維素粒徑的影響進(jìn)行了分析,并對(duì)最佳參數(shù)條件下制備的納米纖維素進(jìn)行了系統(tǒng)的性能分析。結(jié)果表明,闊葉木和針葉木的影響規(guī)律大體一致,三者對(duì)粒徑影響的顯著性順序依次為:酶解時(shí)間﹥酶用量﹥均質(zhì)次數(shù)。納米纖維素形貌和透光率分析結(jié)果表明,闊葉木納米纖維素呈棒狀,長度為200~500nm,寬度為20~40nm,針葉木納米纖維素交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),長度為長度為300~700nm,寬度為5~20nm,兩種原材料制備的納米纖維素均為CNFs。與闊葉木CNFs相比,針葉木CNFs纖維表面較光滑,團(tuán)聚現(xiàn)象減輕,且針葉木CNFs懸浮液透光率較高。以最佳參數(shù)條件下制備的闊葉木CNFs和針葉木CNFs為原料,探究PEO(聚氧化乙烯)對(duì)纖維素再分散性的影響。Zeta電位和纖維素懸浮液透光率結(jié)果表明,冷凍干燥前添加PEO對(duì)纖維素懸浮液的再分散性沒有促進(jìn)作用,反而會(huì)因自身團(tuán)聚對(duì)纖維素形成包裹狀態(tài)而阻礙纖維素的再分散。冷凍干燥后添加適量PEO能有效促進(jìn)纖維素的再分散,闊葉木CNFs懸浮液再分散時(shí)PEO最佳添加量為2.5%(w/w),針葉木CNFs懸浮液再分散時(shí)PEO最佳添加量為1.5%(w/w)。以2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(EPTMAC)為陽離子改性劑,對(duì)闊葉木CNFs和針葉木CNFs及其添加PEO的再分散液進(jìn)行季銨化改性,對(duì)改性后的季銨化CNFs進(jìn)行了性能表征。結(jié)果表明,闊葉木CNFs的季銨接枝率高于針葉木CNFs,添加了適量PEO的CNFs懸浮液的季銨陽離子接枝率高于未添加PEO的CNFs懸浮液的季銨接枝率。季銨改性后,CNFs纖維表面變得凹凸不平,纖維間結(jié)構(gòu)變得疏松。改性后的CNFs保持了纖維素的Ⅰ型晶體結(jié)構(gòu),但是結(jié)晶度變低,熱穩(wěn)定也降低。CNFs季銨化程度越高,其晶體結(jié)晶度越低,熱穩(wěn)定性也越低。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ352.1
【部分圖文】：

第二章 酶的選擇第二章 酶的選擇前言纖維素是長鏈狀的高分子，由 D-吡喃式葡萄糖基（即失水葡萄糖）通過β-1,4-糖聯(lián)接而成[77]。其基本化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。纖維素由相對(duì)松散的無定形區(qū)和排列有規(guī)律的結(jié)晶區(qū)組成。無定形區(qū)的分子鏈排列不規(guī)整，分子結(jié)構(gòu)疏松，鏈取向差，和纖維素酶、化學(xué)試劑等產(chǎn)生反應(yīng)；而纖維素結(jié)晶區(qū)的分子排列比較精密均一、有，纖維素酶和化學(xué)試劑難以進(jìn)入到纖維素內(nèi)部和葡萄糖苷鍵產(chǎn)生作用。

5.8 1000 1.336 310.936.8 1000 0.471 104.347.8 1000 0.141 25.53圖 2-2 R-363 的溫度和 pH 響應(yīng)曲線圖

第二章 酶的選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線和酶液在不同條件下的吸光度值，可以繪制出每種纖維素內(nèi)切酶的溫度和 pH 響應(yīng)曲線。R-363 在不同溫度和 pH 下的酶活分別如表 2-3，2-4 所示，其溫度和 pH 響應(yīng)曲線圖如圖 2-2 所示。表 2-4 R-363 在不同 pH 下的酶活表pH 稀釋倍數(shù) 吸光度 酶活(U/ml)3.8 1000 1.360 316.674.8 1000 1.378 320.965.8 1000 1.336 310.936.8 1000 0.471 104.347.8 1000 0.141 25.53
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本文編號(hào)：2864536