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    基于輻射降解的納米纖維素綠色宏量制備技術(shù)與機(jī)理研究

    2019-01-14 21:21:06崔國(guó)士趙紅英束興娟河南科高輻射化工科技有限公司河南省輻射化學(xué)新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室洛陽(yáng)471000通信作者聯(lián)系方式cuiguoshi2008126com
    天津造紙 2019年2期
    關(guān)鍵詞:棒狀均質(zhì)纖維素

    楊 蓓,崔國(guó)士,趙紅英,束興娟,樊 茹(河南科高輻射化工科技有限公司,河南省輻射化學(xué)新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,洛陽(yáng)471000)通信作者聯(lián)系方式:cuiguoshi2008@126.com

    納米纖維素及其應(yīng)用是當(dāng)前纖維素科學(xué)的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。 國(guó)外已有日本制紙、瑞典Innventia 公司、加拿大CelluForce 公司等企業(yè)投入了中試規(guī)模的試驗(yàn)裝置, 但國(guó)內(nèi)對(duì)該方面的研究大多仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

    酸解法是當(dāng)前應(yīng)用最多的納米纖維素制備方法,但該方法需要消耗大量的高濃度無(wú)機(jī)酸,后處理困難,制備效率低,且存在嚴(yán)重的酸排放環(huán)境污染問(wèn)題。 基于TEMPO 催化劑的催化氧化法是研究較多的納米纖維素制備方法之一,但是TEMPO 催化劑價(jià)格昂貴,且回收困難,導(dǎo)致其制備成本很高,不利于納米纖維素的推廣應(yīng)用。

    本項(xiàng)研究以天然木槳纖維素為原料, 通過(guò)電子束輻射降解和進(jìn)一步的機(jī)械化學(xué)處理首先制備了微米級(jí)的纖維素纖維水分散膏體,然后進(jìn)一步通過(guò)高壓均質(zhì)制備了高濃度(≥5.0%)的納米纖維素水分散液。通過(guò)原子力顯微鏡(AFM)和激光粒度儀分析可知,所制備的納米纖維素的長(zhǎng)度在100~450 nm 區(qū)間,直徑在40~60 nm 區(qū)間,呈短棒狀;電子束輻射的吸收劑量、機(jī)械化學(xué)處理過(guò)程的催化劑用量、溫度和時(shí)間以及高壓均質(zhì)過(guò)程的物料濃度和處理時(shí)間對(duì)機(jī)械化學(xué)處理后纖維素顆粒和高壓均質(zhì)后納米纖維素顆粒的尺寸、長(zhǎng)徑比和聚合度均有顯著影響。 制備機(jī)理可描述為“三步法”,輻射降解過(guò)程有效降低了纖維素的聚合度,并使纖維素晶體產(chǎn)生大量缺陷;機(jī)械化學(xué)處理過(guò)程中,在機(jī)械力和微量催化劑的作用下,由表面至內(nèi)部,原纖纖維逐步分絲、切斷、剝離,形成短棒狀微米級(jí)纖維;高壓均質(zhì)過(guò)程使微米級(jí)纖維進(jìn)一步分絲形成短棒狀納米纖維素晶體。

    本項(xiàng)研究制備過(guò)程中僅涉及微量催化劑,無(wú)污染物排放;后處理簡(jiǎn)單,易于工業(yè)化實(shí)施,成本低廉。 對(duì)于實(shí)現(xiàn)納米纖維素的規(guī)?;a(chǎn)和廣泛推廣應(yīng)用具有重要價(jià)值。

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