纳米纤维素晶须制备开题报告

1. 研究目的与意义

晶须即基元原纤丝中的结晶区经分离后得到的纳米级晶体，晶体结构高度有序，为天然或合成高分子的最高等级，其机械强度接近于原子的键合力，它所具有的机械性能远远超出现在使用的绝大多数增强材料。它具有良好的机械强度，弯曲强度可达10Gpa，杨氏模量可高达 150Gpa，是一种新型的环保型增强材料。和其他有机增强材料相比，纳米纤维素晶须具有生物相容性、生物降解性、高强度、高透明性、低密度、生产过程低消耗等优点。另外，纳米纤维素晶须的悬浮液具有特殊的流变性能和光学性质，这些特性使得 NCW 具有更广泛的用途。

将制备得到的NCW作为增强剂加入到水性聚氨酯分散体(WPU)中，制备得到WPU/NCW的纳米复合物。对复合物的结构、形貌和机械性能进行测试分析，发现NCW与WPU具有良好的相容性。

2. 国内外研究现状分析

国际上是最近十几年才开始系统的研究纳米纤维素晶须的，已经在制备、表征、表面修饰、在复合材料中的应用等方面做过许多尝试性研究，并且取得了很好的进展。

最早的纳米纤维素胶体悬浮液是由nickerson 和 habrle于 1947 年用盐酸和硫酸水解木材和棉絮制备得到的^[13]，ranby 等^[14]在 1952 年用酸解法制备了长 50～60 nm、宽 5～10 nm 的棒状纳米纤维素晶须。gray^[15]等从 1997 年起通过硫酸酸解棉花、木浆等原料获得了不同特性的纳米纤维素，并研究了其自组装特性和纤维素液晶的合成条件。bondeson^[16]等在 2006 年优化了水解挪威云杉制备微晶纤维素的条件，获得快速高得率的制备纳米纤维素胶体的方法。

强酸水解植物、细菌、动物纤维素和微晶纤维素可制备纳米纤维素晶体(晶须) 。这种晶体长度为10nm1μm，而横截面尺寸只有520nm，长度与横截面尺寸的比为1-100。grunert^[17]描述了纳米纤维素晶体的制备和表面改性，用硫酸水解细菌纤维素而制备的纳米纤维素。

3. 研究的基本内容与计划

1、纤维素原料的预处理

2、纤维素酸水解

3、纳米纤维素晶须的制备

4. 研究创新点

本实验是化学法制备纳米纤维素晶体和晶须

（1）化学方法可以同时表面改性纳米纤维素，赋予纳米级纤维素晶体以新的功能和特性。

（2）化学法制备纳米纤维素主要是采用中强浓度的硫酸或盐酸水解植物纤维。