水稻秸稈纖維及納米晶須的制備與應(yīng)用.pdf

1、纖維素是一種以苷鍵連接而成的線型高分子化合物，普遍存在于自然界植物中，其年產(chǎn)量約為1.5×1012噸。如何合理并高效地使用這種地球上非常豐富的自然資源，以達(dá)到我們開發(fā)環(huán)境友好、生物降解和相容性優(yōu)良的產(chǎn)品的需求，已經(jīng)成為當(dāng)前研究討論的熱點(diǎn)。諸如秸稈、樹木枝干等植物廢棄物均含有纖維素，可用來制備纖維素納米晶須，既能一定程度上有效解決能源短缺問題，也避免了焚燒其廢棄物帶來的環(huán)境問題。
　　為開發(fā)水稻秸稈纖維素高附加值的應(yīng)用，本文以水稻秸

2、稈為原料，采用堿性溶液體系進(jìn)行化學(xué)處理；用TEMPO-NaClO-NaBr體系制備纖維素納米晶須，并對(duì)其進(jìn)行表征與分析，以期獲得尺寸離散性小、制得率高的纖維素納米晶須；采用二浸二軋工藝，將棉織物浸軋到含有納米晶須、殼聚糖、單寧酸的溶液中，并對(duì)棉織物的相關(guān)性能進(jìn)行表征與分析，以期獲得抗紫外線、耐吸濕性能和耐洗度較好的棉織物。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括：
　?。?）水稻秸稈的基本結(jié)構(gòu)性能與表征。通過對(duì)水稻秸稈化學(xué)成分、回潮率、紅外光譜、表

3、面和截面形態(tài)及結(jié)晶度等表征，測(cè)試分析得：回潮率為7.61％；主要含有半纖維素、木質(zhì)素、纖維素、水溶物、果膠、脂蠟質(zhì)幾種化學(xué)成分，其中纖維素含量居第三位；水稻秸稈橫截面為多孔狀，部分孔洞封閉、而部分孔洞連續(xù)，且較大孔洞中隨機(jī)分布著大小不等的球狀顆粒；水稻秸稈縱向表面凹凸不平，也隨機(jī)分散著大小不等的球狀顆粒；其紅外光譜圖表現(xiàn)為典型的纖維素譜圖；結(jié)晶度為29.76%。
　?。?）水稻秸稈纖維制備工藝優(yōu)化及表征。分析預(yù)處理和提純工藝中化學(xué)

4、試劑濃度、反應(yīng)時(shí)間、固液比及溫度對(duì)水稻秸稈失重率的影響，獲得最優(yōu)工藝，以提高纖維素的制得率。另，對(duì)提純得到的水稻秸稈纖維進(jìn)行化學(xué)成分分析、失重率、形貌測(cè)試、紅外光譜測(cè)試及結(jié)（3）晶度測(cè)試，并與水稻秸稈原料的性能進(jìn)行對(duì)比。分析可得：水稻秸稈纖維具有較高的纖維素含量，而半纖維素和木質(zhì)素含量有明顯的降低；表面的球狀顆粒被清除，內(nèi)部的球狀顆粒也顯著減少，纖維表面變得相對(duì)較光滑，半纖維素、果膠和木質(zhì)素等非纖維素物質(zhì)被部分去除；其結(jié)晶度高于水稻秸稈

5、。
　?。?）水稻秸稈纖維素納米晶須制備與表征。將最優(yōu)工藝制得的水稻秸稈纖維先進(jìn)行二甲基亞砜處理，再采用TEMPO-NaClO-NaBr催化氧化體系制備水稻秸稈纖維素納米晶須，對(duì)其進(jìn)行掃描電鏡、紅外光譜、結(jié)晶度、透射電鏡、制得率及熱重分析性能測(cè)試，并與水稻秸稈和水稻秸稈纖維進(jìn)行對(duì)比?？傻玫饺缦陆Y(jié)論：水稻秸稈纖維素納米晶須直徑集中分布在10~25nm之間，長(zhǎng)度集中分布于200~400nm之間；冷凍干燥后晶須交織成多層網(wǎng)狀，并隨機(jī)分布

6、著大小不等的孔隙；與水稻秸稈及纖維的紅外光譜圖相似，晶型為纖維素I型；結(jié)晶度為40.71%，高于水稻秸稈及纖維；納米晶須的制得率在80%左右；熱分解溫度為320℃。
　?。?）水稻秸稈纖維素納米晶須在棉織物抗紫外線生態(tài)功能整理的應(yīng)用。將制得的納米晶須與殼聚糖溶液，在助劑單寧酸的作用下混合均勻，用于對(duì)平紋棉織物浸軋?zhí)幚?。分析不同納米晶須含量對(duì)棉織物的斷裂強(qiáng)力、紅外光譜、接觸角、耐洗度和抗紫外線性能的影響。分析可知：加入納米晶須的棉織