竹纖維納米微晶纖維素的制備及其應用研究.pdf

1、納米微晶纖維素(NCC)是從天然纖維中提取的納米級別的纖維素，以其優(yōu)異的性能獲得廣大研究者的興趣，成為目前研究的熱點。另一方面我國是世界上竹類資源最為豐富的國家，素有“竹子王國”的美譽，對竹材的充分利用具有重要的意義。
　　 本文通過單因子實驗研究了堿濃度、H2O2濃度、反應時間、反應溫度和固液比對純化竹粉纖維的影響，確定用濃度為10％的NaOH和濃度為5％的H2O2在75℃下反應4h得到纖維素含量為89.2％的竹粉纖維。用亞氯

2、酸鈉法純化竹粉纖維制備了OB（未漂白）、1B（漂白一次）、3B（漂白三次）和SB（漂白五次）樣品。通過傅里葉紅外光譜(FTIR)表明，大部分木質(zhì)素在第一次漂白過程中已基本去除。由X-射線衍射(XRD)和熱重(TG)可知，隨著雜質(zhì)的逐步去除，無定形區(qū)域中的纖維素分子進行重排，使得竹粉纖維的結(jié)晶度逐步提高，熱穩(wěn)定性增加。
　　 采用單因子和正交實驗相結(jié)合的方法研究了硫酸濃度、反應溫度、水解時間和固液比對竹漿NCC和竹粉NCC得率的影

3、響，在硫酸濃度為60％，反應溫度為45℃，水解時間為90min和固液比為1∶8的條件下制備NCC的得率為32.3％;而在硫酸濃度為5g％，溫度為45℃,時間為90min和固液比為1∶8的條件下水解竹粉纖維得到NCC的得率為30.2％。根據(jù)不同原料制備竹漿-NCC、1B-NCC、3B-NCC和SB-NCC，并對其進行透射電鏡(TEM)、FTIR、XRD、TG和流變性表征。研究發(fā)現(xiàn)，竹漿-NCC主要以棒狀和多孔網(wǎng)絡(luò)狀兩種形式存在，且棒狀的直

4、徑和長度都在100nm以內(nèi)。1B-NCC以片狀為主，3B-NCC和5B-NCC均為顆粒狀，尺寸在50nm左右。FTIR和XRD表明經(jīng)過酸處理后，NCC仍然具有纖維素的基本化學結(jié)構(gòu)，但因部分無定形區(qū)域被水解掉而使其結(jié)晶度提高。但由于木質(zhì)素的存在，提高程度不同。TG表明NCC因小分子片段、缺陷點以及磺酸基團的存在，熱穩(wěn)定性降低。而不同木質(zhì)素含量的竹粉纖維制備的NCC具有相似的熱重分析曲線。流變性研究表明NCC具有剪切變稀的現(xiàn)象。同時對于較高

5、濃度的NCC，隨著溫度的升高，其粘度增大;對于濃度較小的NCC，則隨著溫度的升高，其粘度降低。
　　 NCC在制漿造紙中的應用研究表明:作為增強劑，單獨添加NCC對紙張的增強效果沒有陽離子淀粉(CS)好，但CS/NCC的增強效果明顯高于單獨使用NCC或CS。同時CS和NCC不同的添加方式也有一定的影響;作為助留助濾劑，單獨加入NCC對紙料和填料具有一定的留著效果，但對漿料濾水性能卻有不利的影響;對于CPAM/NCC而言，當NCC