1. 研究目的与意义
生态环境问题已越来越成为全球的首要问题。
近几十年,人们越来越认识到保护环境的必要性,为了减少石油的使用、塑料污染、碳足迹,人们迫切需要用生物降解或以生物为基础的产品来替代化石石油产品,从而增加了对各种应用的环境友好材料和自然资源的使用。
纤维素作为天然的高分子化合物,具有储量大、分布广和循环可再生等特点,是环境友好型的可再生天然高分子。
2. 国内外研究现状分析
纳米纤维素(ncc)也被称为纤维素纳米晶体,是一种直径为1-100nm,长度为几十到几百纳米的刚性棒状纤维素。
与普通的非纳米纤维素相比,由于ncc的高纯度、高结晶度、 高杨氏模量、高强度等特性,其在材料合成上展示出了极高的杨氏模量和强度等性能,加之其具有生物材料的轻质、可降解、生物相容及可再生等特性,使其在高性能复合材料中显示出巨大的应用前景 1. 国外研究概况:1947年,nickerson和habrle以木材为原料,采用盐酸和硫酸混合酸水解的方法,制备出纳米纤维素的悬浮液。
1952年,ranby通过酸水解的方法制备了稳定的纤维素胶体悬浮液。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:木质素对杨木化机浆制备纳米纤维素的影响的研究。
包括:(1)原料化学成分分析:水分含量测定、灰分含量测定、抽出物含量测定、综纤维素含量测定、木质素含量测定(2)制备杨木化机浆综纤维素,并酸法制备纳晶纤维素(3)通过改变亚氯酸钠/冰醋酸对原料的处理时间和处理程度来改变木素的含量,以制备木素含量不同的纳晶纤维素(4)通过表征纳晶纤维素的x射线衍射、sem、tem、zeta电位和粒度测定确定木素含量对纳晶纤维素的影响。
研究计划:广泛阅读大量的纳米纤维素制备及其实验方案的科技文献,掌握仪器分析基本原理,掌握木质素的性质特点以及对纳米纤维素制备的影响,对制备成的纳米纤维素进行科学合理的测试与分析,对科学实验数据进行客观记录、分析,并配合做出合理的结论性判断,表格及仪器分析数据表达规范 进度安排: 第一阶段(2018年 1月17日-3月1日): 收集相关资料、阅读相关文献、拓展专业课程知识 第二阶段(2018年 3月1日-3月20日): 实验原料准备与原料化学成分分析 第三阶段(2018年3月20日-4月13 日):在实验室完成大部分预处理实验获得基础数据 第四阶段(2018年4年13日-5月8 日):根据前期实验数据分析原因及优选样品进行机器分析并逐步改善方案优化数据 第五阶段(2018年 5月9日-5月26日):整理数据、论文的构思与撰写 第六阶段(2018年5月27日-6月10日): 完成论文和答辩
4. 研究创新点
本研究通过分析木质素存在对杨木化机浆制备纳米纤维素的影响,进一步优化和完善制备纳米纤维素的原理及过程。
纳米纤维素作为一种可再生的新型生物材料,不但具有天然纤维素的基本结构和性能,如生物降解性、可持续再生性,而且具有纳米粒子的一些特性,如高纯度、较大的比表面积、较高的杨氏模量、高结晶度和高透明性。
纳米纤维素巨大的比表面积,使其具有良好的吸附能力,可以作为药物载体,制备缓释药物广泛应用于医药领域。
