1. 研究目的与意义
纳米纤维素是指至少有一维空间尺寸达到100 nm以下的纤维素。作为一种新型的生物质基高分子材料，纳米纤维素既保持了纤维素的特点，同时亦具备纳米材料尺度效应及许多其他优良的性能，如高结晶度、高亲水性、高强度、可降解、生物相容性好等，可广泛应用于生物医疗、食品安全、精细化工和复合材料等众多领域。但纳米纤维素在应用中也存在一些缺陷，如较强的亲水性导致其与疏水性聚合物复合时相容性较差; 同时比表面积大，表面羟基十分丰富，导致干燥过程中粒子间很容易通过氢键、范德华力作用发生不可逆团聚，使其在水以及有机溶剂等分散体系中的分散性差，极大地制约了其研究和应用。如何提高纳米纤维素的疏水性和分散性是目前生物质材料和纤维素科学领域的研究热点。因此，本研究的目的是通过硅烷偶联改性的方法提高纳米纤维素的疏水性，进而提高其在有机溶剂中的分散性，拓宽纳米纤维素的应用领域。
2. 国内外研究现状分析
纤维素每个葡萄糖单元包含三个位于不同碳位的羟基，理论上讲，可利用纤维素设计无数的，和羟基有化学反应关系的实验方案，即羟基的存在使纤维素能发生酯化、醚化、酰化、接枝共聚等，纤维素的衍生化就是通过所述的这些化学反应在纤维素分子链上引入特定的化合物，产生各自性能特异的纤维素衍生物[2]1494。于此同时，还可以根据这一系列反应反过来确定纤维素的化学式。在纤维素酯化、醚化的反应中，由于纤维素不溶解于大部分的酯化剂、醚化剂，因此，反应大多在多相介质里进行，而且在酯化、醚化过程中存在着不同程度的溶胀，因此会影响反应速度，甚至对反应制备所得到纤维素酯及醚的溶解能力产生影响；除此之外，一般情况下如果在酸性反应体系中进行
酯化或者醚化反应，则伯羟基的反应活性较强，若在碱性反应体系中进行接枝改性，仲羟基反应活性较强。
对纤维素进行接枝，即，将其基本单元葡糖环作为反应点，通过定向设计，将聚合物接在其上的羟基上，为纤维素分子链引入侧链。接枝后的纤维素可用于各种领域，比如可以和生物降解材料进行复合，用来拓展絮凝剂的开发应用，以及作为离子交换树脂，吸附重金属离子，治理污染等。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
本课题的研究内容是以硫酸水解的纳米纤维素为原料，使用硅烷偶联剂对纳米纤维素进行疏水改性，通过优化纳米纤维素和硅烷偶联剂的加入量、反应时间、反应温度等因素，得到最佳反应工艺，并对改性纳米纤维素的化学结构、形貌和表面浸润性进行表征分析。
研究目标：
4. 研究创新点
以硫酸水解纤维素法制备纳米纤维素，以其为原料，通过硅烷偶联改性的方法制备疏水化纳米纤维素复合材料，提高其在有机溶剂中的分散性，并优化其制备条件。
利用FTIR、TGA、XRD、TEM等技术手段对纳米纤维素、改性纳米纤维素进行表征和分析。
