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1、本 科 毕 业 设 计 (论 文 )题目: 酸解纳米纤维素及其在造纸中的运用姓名: 彭 朗学院: 轻工科学与工程学院专业: 制浆造纸装备与控制班级: 1015022 学号: 101502214 指导教师 : 程金兰职称 :副教授二一四年五月八日酸解纳米纤维素及其在造纸中的运用摘 要论文综述了采用硫酸水解法制备纳米纤维素（NCC ） 。纳米纤维素 (NCC)由于其大量、可再生、可生物降解以及优良的力学性能，成为纳米技术领域研究新热点。本研究采用以漂白阔叶木为原料，用硫酸水解法制得纳米纤维素，通过纳米激光粒度仪、颗粒电荷测定仪（ PCD ） 、紫外可见分光光度计等分析手段，对其形态和光学特征进行了
2、表征，并研究了不同反应条件下对纳米纤维素的得率的影响。得出以下结论：1. 用62wt% 的硫酸制备的纳米纤维素的得率最高，在23.44%-24.8%之间。2. 通过测定PCD ，可以发现在不同的反应条件下，纳米纤维素中所带电荷量有所不同，其中在用 62wt% 硫酸制备的纳米纤维素中的电荷含量变化不大，并且比其他条件下制备的纳米纤维素所带电荷量略高。将反应制备的纳米纤维素应用于造纸化学湿部，可以得出以下结论：1. 纳米纤维素的加入提高纸张的白度；添加阳离子淀粉可以明显提高纸张的撕裂度，单独添加纳米纤维素也可以提高对纸张的撕裂度，和阳离子淀粉复配使用时可以提高更显著。2.单独添加纳米纤维素对纸张耐
3、折度影响不明显，但和阳离子淀粉复配使用时可以显著提高纸张耐折度。3.添加阳离子淀粉可以明显提高纸张的抗张强度，单独添加纳米纤维素对纸张抗张强度影响不明显，但和阳离子淀粉复配使用时可以提高纸张抗张强度。关键词： 纳米纤维素；得率；纸性Nano-acid hydrolysis of cellulose and its use in papermakingABSTRACT Reviewed papers prepared by sulfuric acid hydrolysis of cellulose nano (NCC). Nano-cellulose (NCC) due to their lar
4、ge number, renewable, biodegradable and excellent mechanical properties and become a new hot research field of nanotechnology. In this study, bleached hardwood as raw materials, nano sulfuric acid hydrolysis of cellulose by Zetasizer Nano particle charge analyzer (PCD), UV-visible spectrophotometer
5、and other analytical tools, its morphology and optical characteristics of the characterization, and the effects of different reaction conditions on the yield of nano-cellulose. The following conclusions. 1.With 62wt% sulfuric acid was prepared by nano-cellulose highest rate between 23.44% -24.8%. 2.
6、By measuring the PCD, can be found under different reaction conditions, the amount of nano-cellulose in different electric charge, wherein the charge changes with the content of nano-cellulose 62wt% of the sulfuric acid is not produced and prepared under other conditions than nano-cellulose electric
7、 charge amount is slightly higher. Prepared by the reaction of the nano-cellulose used in papermaking wet-end chemistry, we can draw the following conclusions: 1.Nano-cellulose added to improve the whiteness of the paper;Add a cationic starch can significantly improve the tearing of the paper, cellu
8、lose nano alone can improve the paper tearing, and cationic starch when mixed use can improve more pronounced. 2.ndividual nano-cellulose paper folding is not obvious, but the use of complex and cationic starch can significantly improve paper folding. 3.Add a cationic starch can significantly improv
9、e the tensile strength of the paper, separate paper cellulose nano tensile strength is not obvious, but the use of complex and cationic starch can improve the tensile strength of paper. Keywords: nano-cellulose; yield; paper property 目录绪论11 酸水解纳米纤维素31.1 实验原料与方法3 1.1.1 实验原料和仪器3 1.2酸水解制备纳米纤维素3 1.2.1 备
10、料3 1.2.2 制备纳米纤维素 3 1.2.3 纳米纤维素含量的测定6 1.2.4 纳米纤维素得率的测定7 1.2.5 电荷测定、纳米激光粒度分布检测和紫外可见光分光光度分析7 2 研究纳米纤维素在造纸中的运用20 2.1 抄纸中加入纳米纤维素20 2.1.1 实验原料与仪器20 2.2 抄纸20 2.2.1备料20 2.2.2 测纸性23 结论29致谢31参考文献32南京林业大学本科生毕业设计（论文）- 1 - 绪论当今煤、石油和天然气等不可再生资源日益枯竭，开发利用可再生资源成为必然趋势1。天然纤维是一种由自身复合而成的材料，它不仅具有生物可降解性和可再生性，而且是自然界中分布最广的生物
11、高分子。它存在于各种各样的生物中，例如植物、动物以及一些细菌等。充分发掘天然纤维的潜在性能、开发以天然纤维素为原料的新型产品将是21世纪可持续发展化学工程研究领域的重要课题之一5。最近十几年，国际上开始系统地研究纳米纤维素（NCC ） ，已经在制备、表面修饰、表征、复合材料和功能特性等方面进行了许多尝试性的研究，有些成果已经商品化。如 Nakatsubo 6等人将纳米纤维素应用于化妆纸膜。由微/ 纳纤丝增强的可生物降解的纳米塑料复合材料，具备高强度和高弹性模量，且对环境友好，被视为下一代新型绿色材料。制备 NCC有很多种方法，截至目前，研究人员运用最多的是酸解法制备纳米纤维素，酸水解可将纤维素
12、的无定形区除去，在减小了微晶纤维素尺寸的同时，制备出具有高结晶度的纤维素8。通过化学水解法制备NCC ，可以在制备的同时对纤维素进行表面改性。同时，通过改变水解浓度、水解温度、水解时间等条件对NCC 的尺寸大小和结晶度等指标进行可控的制备2。 1947年， Nickerson 和 Habrle8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。后来 Araki 等通过酸水解木材制备出长度为100300nm ，横截面直径为 35nm纤维素悬浮液。最近，BeckCandanedo等通过硫酸水解天然木材纤维制
13、备出稳定的NCC 悬浮液；研究了反应时间和酸浆比对黑云杉硫酸盐化学浆水解后悬浮液性质的影响。当制备的水解条件相似时，由漂白硫酸盐桉木浆制备的NCC 显现出与针叶浆非常相似的性质9。还有 Qua E. H.5等人使用球磨，酸水解和超声相结合的方法从亚麻纤维和微晶纤维素获得高产的纳米纤维素。研究 NCC时10，一般不直接把NCC运用于生产中，研究人员还要相应的对其进行改性，因为：通常情况下，纳米纤维素的表面含有丰富羟基，具有亲水性的特点，更易和水溶性的聚合物基体复合制备纳米材料，而与有机溶剂的相容性不好。此外，纳米纤维素极易团聚，团聚后很难用物理方法使其再分散，影响其应用范围。改性的目的是在纳米纤
14、维素表面引入稳定基团以得到更好的分散效果，调整纳米纤维素的表面能可以改变相容性，特别是改善与非极性或疏水性聚合物南京林业大学本科生毕业设计（论文）- 2 - 基体的相容性。添加表面活性剂是一种简单的、非共价键结合的表面改性方法，但却不能持久；化学改性方法有酯化、醚化、氧化、甲级硅烷化以及聚合物接枝等。磺化、羧化及接枝反应可以在纳米纤维素表面生成离子基团，乙酰化处理可以使纳米纤维素生成疏水性表面，硅烷化处理可在纳米纤维素表面引入功能基团。经过改性的纳米纤维素在生产中有着极其广泛的运用11：医学应用纳米纤维素的特殊结构和优良性质已经使它在近年来开始应用于生物医学的研究。其中细菌纤维素由于其天然的纳
15、米网状结构和抗菌特性，在这个领域尤其受宠。研究发现，纳米纤维素在活体中还未发现有任何排异反应和炎症发生，这种优越的生物适应性引起了人们的广泛兴趣。纳米纤维素在伤口抗菌敷料、人工移植物以及防紫外线化妆品领域都有涉及。生物应用由于纳米纤维素是一种纯天然的生物材料，它在生物方面的用途极为广泛，包括生物传感器的制造，生物载体，生物医学材料，无机材料的生物模板，和无机材料复合制备生物活性的组织学支架，磁性药物载体，甚至工业净化等等，几乎所有纳米纤维素所应用的领域都涉及到了其生物特性。增强剂过去的几十年，已经有越来越多的人将纳米纤维素作为聚合物基底的增强剂。由于纳米纤维素的纳米尺度网状结构，使它拥有优越的机械性能，不
