预处理方法对纤维形态变化影响研究开题报告

1. 研究目的与意义

资源与环境已是当今社会普遍关注的重大问题。资源的可再生与无污染是当今新材料开发应用的目标。纤维素是世界上储量最丰富且可生物降解的可再生绿色高分子材料。充分挖掘天然纤维的潜在性能及应用价值、开发以天然纤维素为原料的新型产品将是研制新材料的重要方向。

纳米纤维素具有优异的机械性能、巨大的比表面积、高结晶度、高亲水性、高透明度、低密度、良好的生物可降解性与生物相容性以及稳定的化学性质。纤维素表面裸露出大量羟基、羧基，使NCC具有巨大的化学改性潜力。因此，纳米纤维素在生物制药、食品加工、造纸、功能材料等领域的应用研究炙手可热。

然而纳米纤维素的制备能耗大、污染严重，对纤维进行预处理增加纤维的可及度，以降低制备纳米纤维素的能耗是研究的热点。

2. 国内外研究现状分析

预处理是纤维素资源化利用最重要的步骤之一，而且对后续应用影响很大。按所用方法性质，预处理可分为物理法、化学法 、物理- 化学相结合法和生物法四种。

物理预处理方法主要有：干或湿磨、机械球磨、蒸汽闪爆、超声波、Valley打浆、PFI磨等。化学预处理方法主要是采用化学溶剂处理。自二十世纪三十年代起，科学工作者开始致力于纤维素的直接溶剂的研究。开发了传统的生产粘胶纤维的黄原酸法和铜氨法，但两者存在工艺过程长，能耗大，并产生有害物污染环境等缺点。随后在七十年代，美国的Enka，德国的Akazo-Nobel等公司，研发了N-甲基吗啉-N-氧化物纤维素溶剂。2002年美国Swatloski R.P.等人首次探讨了离子液对纤维素的溶解，此后出现了1-丁基-3-甲基咪唑氯化物，1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物，氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐等离子溶剂体系。此外还有研究较多的纤维素直接溶解体系还有，氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺溶解体系，氢氧化钠/尿素（NaOH/ Urea）水溶液溶解体系等。此外，酶处理等也被应用在纤维的预处理上增加纤维化学反应的可及度。

3. 研究的基本内容与计划

1、了解和掌握纤维素的今本结构组成性能、相关实验操作过程和实验过程中的安全规范；

2、按照计划的实验方案，探索最佳预处理方法，并对纤维素相关性能指标进行测定和分析，探索出较佳的预处理工艺；

3、研究预处理对纳米纤维素的制备影响；

4. 研究创新点

资源与环境已是当今社会普遍关注的重大问题。资源的可再生与无污染是当今新材料开发应用的目标。纤维素是世界上储量最丰富且可生物降解的可再生绿色高分子材料。充分挖掘天然纤维的潜在性能及应用价值、开发以天然纤维素为原料的新型产品将是研制新材料的重要方向。

对纤维素进行预处理增加纤维的反应可及度，降低纳米纤维素的制备能耗，为纳米纤维素生产的进一步工业化提供依据。