沙柳納米纖維素的制備及表征.pdf

1、沙柳是我國(guó)常見的沙生灌木，抗逆性強(qiáng)，根系發(fā)達(dá)，萌發(fā)力強(qiáng)，具有良好的防風(fēng)固沙、保持水土、改善生態(tài)等特性。沙柳纖維素含量高，提取其纖維素，合理利用生物質(zhì)資源，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益。纖維素作為最普遍的有機(jī)化合物，被認(rèn)為是取之不盡的原料，由于其優(yōu)越的化學(xué)性能和生物相容性，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。納微尺寸的纖維素不但具有天然纖維素基本的結(jié)構(gòu)與性能，還有許多獨(dú)特的性能：長(zhǎng)徑比大、巨大的比表面積、結(jié)晶度高、密度低、較高楊氏模量和拉伸強(qiáng)度等，有巨

2、大的利用價(jià)值。
　　本文以沙柳為研究對(duì)象，對(duì)纖維脫膠工藝進(jìn)行探討，優(yōu)化了脫膠堿處理一煮、二煮和漂白的工藝參數(shù)。沙柳一煮的工藝，對(duì)堿煮影響因素堿煮時(shí)間、溫度、堿濃度和浴比，采用單因素控制變量法得出最優(yōu)堿煮參數(shù)為：20g/lNaOH、110℃、2.5h、浴比為1:15。在二次蒸煮時(shí)添加蒽醌，使其更有效的脫除木質(zhì)素，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法得出最優(yōu)參數(shù)為：120℃、3.5h、0.1％AQ、20g/lNaOH。二次堿煮之后采用雙氧水漂白，主要作用于

3、木質(zhì)素的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，脫除木質(zhì)素等。同樣采用正交實(shí)驗(yàn)法得到最優(yōu)參數(shù)：30%H2O2、5g/lNaOH、60min、90℃、0.5%EDTA、0.5%MgSO4。從SEM圖可以看出經(jīng)過(guò)堿煮和漂白后的纖維變得光滑，說(shuō)明膠質(zhì)被去除。紅外光譜、XRD和熱分析的結(jié)果表明絕大部分木質(zhì)素、半纖維素等雜質(zhì)被去除干凈，其結(jié)晶度增加至83.1%，脫膠效果明顯。
　　再經(jīng)過(guò)酸水解從中提取具有微納尺度的纖維素，以脫膠后的沙柳纖維為原料，采用硝酸-乙醇法水解制

4、備沙柳微晶纖維素，成功制得了平均長(zhǎng)度在46±15μm的短棒狀微晶纖維素，白度為83.2。然后經(jīng)過(guò)64wt%硫酸在45℃條件下處理微晶纖維素1h，離心洗滌和超聲波處理后得到平均長(zhǎng)約300 nm的纖維素納米晶須。由XRD表征結(jié)果可知，酸解處理沒(méi)有破壞纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，仍然呈現(xiàn)典型的纖維素I晶型，同時(shí)酸解過(guò)程中無(wú)定形區(qū)被進(jìn)一步水解，微晶纖維素的結(jié)晶度提高至86.9%，納米晶須的結(jié)晶度為89.1%，結(jié)晶性更為完整。熱重分析表明沙柳微晶纖維素具有