纤维素纳米晶的中试化工艺设计开题报告

 2021-08-14 03:08:05

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

纤维素纳米晶是从天然高分子纤维素中提取出的纳米级纤维素,是一种来源广泛、制备简单、低成本且环境友好的生物高分子材料,因其独特的纳米结构,具有高结晶度、高弹性模量、高强度等特性,加之具有生物材料的轻质、生物可降解、生物相容性及可再生等特性,适于用作高性能复合材料的填充物。通过对纤维素纳米晶进行表面化学改性,赋予其更多的功能性质,在材料、化学、生物等众多领域显现出巨大的应用前景,因此纤维素纳米晶的规模制备显得极为重要。而天然纤维素,则是地球上最丰富的生物质资源,是自然界中分布最广的生物高分子,它存在于各种各样的生物如植物、动物以及一些细菌等中,是自然界中最丰富且具有生物可降解性的天然高分子材料。在当今世界资源快速消耗、环境恶化的形势下,注重开发可再生的纤维素资源具有重要的战略意义。但是纤维素作为一种天然高分子化合物,在性能上存在着某些缺点,如不耐化学腐蚀、强度有限等,这些物理形态也限制了其应用范围。若将其制备成纳米材料,就可在一定程度上优化它的性能,使这一可再生资源具有更广阔的应用范围。近年来随着对纤维素纳米晶的需求,从天然纤维素中提取纤维素纳米晶并投入工厂化生产成为了开发新能源、提高资源利用率的必然追求。目前,纤维素纳米晶的实验室制备已日趋成熟,而如何实现工业化生产则有待进一步试验研究。所以,从天然纤维素中提取纳米纤维素晶体并投入工厂化生产是开发新能源、提高资源利用率的必然追求。

本课题主要探索研究从海鞘皮囊中提取纤维素纳米晶的实验方法,主要研究实验室小试过程中不同反应条件对提取纤维素纳米晶的影响,最终获得具有一定长径比的纤维素纳米晶;并在实验室小试的基础上完成纤维素纳米晶的中试放大研究,绘制工艺流程图和反应釜装配图。

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2. 研究的基本内容与方案

2.研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

基本内容:

将海鞘洗涤后,解剖并去除其内脏器官; 只留海鞘的被囊,然后用5wt% 的氢氧化钾溶液在80℃下浸泡12h,用去离子水洗至中性,再将其倒人盛有漂白溶液的三口烧瓶中在60℃搅拌漂白6h,每1h补加1次漂白溶夜;上述浸泡漂白步骤重复2次;干燥,粉碎,过筛,就得到了海鞘微晶纤维素。

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3. 研究计划与安排

1-2周:资料检索、收集,文献查阅、整理;翻译外文文献,确定工艺方案,撰写开题报告;

3-6周:完成海鞘原产物的前期纯化处理,提取出动物纤维素纤维

7-11周:完成硫酸水解制备纤维素纳米晶的中试化

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]. wang, j.; zhu, y.; du, j.; j. mech. med. biol. 2011, 11, 285.

[2]. klemm, d.; heublein, b.; fink, h.; bohn, a.; angew. chem. int. ed. 2005, 44, 3358.

[3]. klemm, d.; kramer, f.; moritz, s.; lindstrm, t.; ankerfors, m.; gray, d.; dorris, a.; green nanomat. 2011, 50, 2.

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