隨著人們環(huán)保意識的不斷提高,可再生資源產(chǎn)業(yè)悄然興起,納米纖維素憑借高比表面積、高拉伸強(qiáng)度、可再生和生物相容性等獨(dú)特優(yōu)勢吸引了研究人員的廣泛關(guān)注。目前,國內(nèi)外主要采用化學(xué)法來制備納米纖維素,但此方法存在污染大、廢液難處理等缺陷。本研究以馬尾松原纖維為原料,采用機(jī)械研磨法和酶解-機(jī)械法分別成功制備微/納米纖維素纖絲（Micro/Nanofibrillated cellulose,M/NFC）,并將機(jī)械研磨法制備的微/納米纖維素纖絲（M-M/NFC）用于增強(qiáng)紙張的機(jī)械性能,酶解-機(jī)械法所得的微/納米纖維素纖絲（EM2-M/NFC）用于增強(qiáng)聚乙烯醇（PVA）纖維的力學(xué)性能。主要研究結(jié)果如下:（1）以馬尾松原纖維為原料,通過機(jī)械研磨法和酶解-機(jī)械法分別得到不同尺寸的M/NFC。結(jié)果表明,采用機(jī)械研磨法制備的M-M/NFC（M-M/NFC1和M-M/NFC2）均呈現(xiàn)為纖絲狀,平均長度分別為698μm、460μm;其保水值比馬尾松原纖維高的多,分別為226.8%和245.8%,且卷曲指數(shù)、Kink指數(shù)和纖維粗度均較低,這一結(jié)論為M-M/NFC應(yīng)用于紙張增強(qiáng)中提供了有利依據(jù)。酶解-機(jī)械法所得的EM2-... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

TEMPO氧化纖維素的機(jī)理Fig.1-3TEMPOoxidizationofcellulose

第二章微/納米纖維素纖絲的綠色制備與性能表征192.3結(jié)果與討論2.3.1M/NFC的微觀結(jié)構(gòu)分析由圖2-1(a)、圖2-1(b)可以觀察到，機(jī)械研磨法得到的M-M/NFC1和M-M/NFC2的形態(tài)均呈纖絲狀，較為細(xì)長。由于剪切力作用時間各不相同，導(dǎo)致剪切力對纖維素的細(xì)纖維化程度不同，從而同種原料制得的M-M/NFC形貌存在一定差異。對比M-M/NFC1可知，M-M/NFC2的直徑較小，比表面積較大；在圖中我們還可以發(fā)現(xiàn)，M-M/NFC1及M-M/NFC2都呈現(xiàn)出了一定的分絲帚化，纖維之間的交織作用也比較明顯，單根的纖維狀態(tài)難以被觀察。與M-M/NFC2相比，M-M/NFC1分絲帚化成纖維束的效果更為直觀，說明制備M-M/NFC1時磨盤剪切力主要起分絲帚化作用，而制備M-M/NFC2時不僅起分絲帚化作用，還更大程度上存在切斷作用。此外，M-M/NFC1及M-M/NFC2都出現(xiàn)了一定的團(tuán)聚現(xiàn)象，且M-M/NFC1的團(tuán)聚趨勢高于M-M/NFC2，這是因?yàn)镸-M/NFC1表面的負(fù)電荷比M-M/NFC2低，而纖維表面的電荷越低會使得樣品在干燥過程中更容易產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象[101]。通過兩段酶解-機(jī)械法制備的EM2-M/NFC纖維形態(tài)如圖2-1(c)中所示，纖維多數(shù)呈現(xiàn)長棒狀結(jié)構(gòu)，纖維素的交聯(lián)狀態(tài)也有一定程度的增加。這歸功于酶解反應(yīng)屬于較溫和的水解反應(yīng)。此外，分散的單根纖維的形態(tài)可以被局部清晰捕捉到，其直徑縮小，形態(tài)變得更纖細(xì)。這是因?yàn)榻?jīng)過酶法處理后的纖維素懸浮液除了受磨盤剪切力外，在均質(zhì)過程中也要受到經(jīng)高壓閥與撞擊圈之間的噴嘴的較大沖擊力和剪切力[45]。這一過程推進(jìn)了細(xì)纖維化進(jìn)程，使獲得的EM2-M/NFC的粒徑更校圖2-1三種M/NFC樣品的形貌圖：(a)M-M/NFC1的SEM圖；(b)M-M/NFC2的SEM圖；(c)EM2-M/NFC的SEM圖Fig.2-1Morphologyofthreemicro/nanofibrillatedcellulosesamples:(a)M-M/NFC1;(b)M-M/NFC2;(c)EM2-M/NFC

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文22表2-5M-M/NFC1、M-M/NFC2、EM2-M/NFC的保水值及Zeta電位數(shù)據(jù)Table2-5WaterretentionvaluesandZetapotentialanalysisdataofM-M/NFC1,M-M/NFC2,EM2-M/NFC樣品馬尾松原纖維M-M/NFC1M-M/NFC2EM2-M/NFC保水值(%)52.5226.8245.8352.4Zeta電位(mV)—-25.2-55.6-74.272.3.4XRD分析圖2-3是馬尾松原纖維和三種M/NFC的X射線衍射分析圖。觀察圖中可以發(fā)現(xiàn)，在2θ=14.8°和2θ=16.5°附近出現(xiàn)了兩個強(qiáng)度不高但峰較寬的衍射峰，在2θ=22.5°附近出現(xiàn)了強(qiáng)度較高的尖銳衍射峰，同時一個較弱的衍射峰在2θ=34.5°左右顯現(xiàn)，這分別代表纖維素I的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的110、110、002和040晶面。與原漿纖維相比，出現(xiàn)峰的位置變動不大，說明這兩種制備方法并沒有破壞纖維素的主要晶型結(jié)構(gòu)，這符合典型的天然纖維素的I型結(jié)構(gòu)[103]。圖2-3馬尾松原纖維和三種M/NFC的X射線衍射分析圖Fig.2-3X-raydiffractionanalysisofMasonpinefiberandthreekindsofmicro/nanofibrillatedcellulose由(2-2)公式可計算出馬尾松原纖維、M-M/NFC1、M-M/NFC2和EM2-M/NFC的結(jié)晶指數(shù)分別為61.29%、69.99%、67.34%和72.24%，如表2-6中顯示。其中，EM2-

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3571559