1. 研究目的与意义
当今社会,大家对环境污染的问题更加关注和重视,主要是因为煤、石油和天然气等不可再生自然资源日益枯竭,因此,研究开发新型资源,特别是可再生绿色资源成为了当前的发展趋势。天然纤维就是可再生资源之一,它是一种不仅具有生物可降解性,而且在自然界中分布很广泛的生物高分子。它存在于各种各样的生物中,其中植物纤维所占的比例最大,它主要由植物通过光合作用合成,是自然界取之不尽用之不竭的资源。但是纤维素作为一种天然高分子化合物,还是存在如不耐化学腐蚀、强度有限等的缺点,其物理形态也限制了其应用范围。但通过将其制备成纳米材料,就可以在一定程度上优化它的性能。纤维素纳米材料作为一种天然聚合物纳米材料,具有价廉、易得、可再生、生物相容、制备简单、可化学或物理改性等优点。其在高分子复合增强材料、模板材料、生物分子固定、光学材料等方面有广泛的应用。所以研究纤维素晶体在纳米尺度下的转化具有重要的战略意义。
2. 国内外研究现状分析
1.中国科学院广州化学研究所纤维素化学重点实验室黎国康、丁恩勇、李小芳、姜勇等将棉短绒在超声波振动条件下恒温25℃,浸渍于55%硫酸中2.5h,然后稀释硫酸中止反应。去离子水洗至ph=7,过滤后得ncc-i胶体。再将ncc-i在25℃下与naoh水溶液混合,使混合后naoh的质量分数为1%,浸渍几秒钟,再与酸中和。滤膜分离脱盐水,去离子水洗涤至无盐为止,室温真空干燥后即得到ncc-ii样品。由此可见,ncc-Ⅰ的纳米尺寸效应显示出很大的反应活性。
2.谢尔柯夫在研究氢氧化钠对棉纤维的丝光化处理时发现当碱含量12%时,再生后产物的晶形仍为纤维素Ⅰ;当碱含量在12%~18%时,所得产物的晶形为纤维素Ⅰ和纤维素Ⅱ;当碱含量18%时,纤维素Ⅰ晶形完全转化为纤维素Ⅱ晶形。
3.华南理工大学高分子材料科学与工程系的苏茂尧由利丽在《纤维素经液氨预处理对其结构和晶型的影响》一文中提到液氨预处理引起晶区内润胀,发生消晶作用,120min和180min处理后,x一射线结晶度分别下降15%和21%。液氨预处理引起纤维素i晶型向纤维素Ⅲ转变,180min处理后,大约90%的纤维素i转变为纤维素Ⅲ。在晶型转变的同时,纤维素i和纤维素Ⅲ微晶区横向尺寸都减少,纤维素i横向尺寸减少20%一40%。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:
(1)纤维素ii晶体在纳米尺度下的转化;(2)纤维素iii晶体在纳米尺度下的转化;(3)最佳的制备条件;(4)纤维素ii晶体和纤维素iii晶体的微观结构
研究计划:
4. 研究创新点
第一次使用NCCⅠ,EDA(乙二胺)和甲醇通过离心,冻干后制得纳米纤维素晶体Ⅲ。
