预处理对木质纤维微结构性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义

在碱性条件下，纤维素的醇羟基与烷基卤化物、芳烷基卤化物或其他醚化剂发生醚化反应生成纤维素醚。纤维素醚种类繁多、应用极多。其中羧甲基纤维素，以其特有的性质，已广泛应用于食品、纺织、塑料、医药、环保及化妆品等工业部门。它是由一氯醋酸和碱纤维素进行羧甲基化作用而制得的。在反应时，其化学反应性能主要取决于试剂对纤维的可及程度。无定形区的羟基可及度高，易于反应；结晶区的羟基，由于受到各种分子间的束缚，可及度低，甚至完全不可及，反应性能差，且容易发生副反应。而可及度本身依赖于纤维素或者木质纤维的活性表面积和微孔结构（微孔大小、形状及其分布等）。因此，为提高纤维素醚反应的速率和均一性，一般都必须预先通过物理或者化学的方法对原料进行预处理（活化）以增加其活性表面积，改善其微孔结构，促进反应试剂在其中的渗透、扩散和润胀，提高反应性能。

利用氨/胺预处理纤维素或者木质纤维，随着氨/胺分子渗透进入纤维素结晶区，形成纤维-氨/胺复合物，而该复合物中纤维素可及性及化学反应性能均得以提高。这种方法已广泛应用于制浆造纸、纺织及纤维生物质转化等工业。而乙二胺是一种纤维素强润胀剂，它与纤维也可形成该复合物，改变纤维结晶构造及微孔结构，使得分子排列有序度降低，可及度增加，化学反应性能提高，且不影响原料本身聚合度。

2. 国内外研究现状分析

乙二胺(eda)是一种强的纤维素润胀剂。当浓度大于一定程度（一般大于60 %）时可发生微晶内的润胀，用高浓度eda预处理纤维素时,微晶区(101)面面间距由原样的5增加到7.83并产生强烈的消晶作用,结晶指数只有原样的一半左右，微晶尺寸只有原样的四分之一左右,微晶区平均侧序因子很低(10.62% ),说明发生很大的微晶内润胀^[1]。

纤维素是自然界取之不尽,用之不竭的可再生资源,广泛应用于纺织、轻工、化工、国防、石油、医药、环境保护和能源等行业。纤维素的分子链上有大量反应性强的羟基,它们有利于形成分子内和分子间的氢键,使得纤维素的分子链容易聚集在一起,趋向于平行排列从而形成结晶性的原纤结构^[2]。

而天然纤维素是具有高结晶度且使晶区和非晶区共存的复杂结构,这种结构会使得大量高反应性的羟基封闭在结晶区内,很难被溶剂所触及。因此,在溶解前需要进行一定的预处理。预处理的方法不同,将会导致处理后纤维素的结构变化不同。经过乙二胺溶液预处理后,其物理结构发生了很大变化,产物的x射线衍射谱图也发生了改变, 与原材料纤维素相比,预处理后纤维素结晶度降低了很多,晶面间距变小，溶解性能变好。这是因为在处理过程中乙二胺逐渐渗入结晶区, 扩散到纤维素结构当中,使其与纤维素间形成了氢键 (ohnh₂ ch₂ ch₂ nh₂ )，而乙二胺分子减弱了纤维素的氢键作用,同时破坏了结晶结构^[2]。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.利用不同浓度的乙二胺溶液对木质纤维原料进行预处理，分析预处理后原料结晶构造和微孔结构的变化。

2.进行羧甲基化反应，表征羧甲基化产品性质，分析乙二胺预处理对原料化学反应的影响。

4. 研究创新点