摘要: 纤维素是一种以苷键连接而成的线型高分子化合物，普遍存在于自然界植物中，其年产量约为1.5×1012吨。如何合理并高效地使用这种地球上非常丰富的自然资源，以达到我们开发环境友好、生物降解和相容性优良的产品的需求，已经成为当前研究讨论的热点。... 展开 纤维素是一种以苷键连接而成的线型高分子化合物，普遍存在于自然界植物中，其年产量约为1.5×1012吨。如何合理并高效地使用这种地球上非常丰富的自然资源，以达到我们开发环境友好、生物降解和相容性优良的产品的需求，已经成为当前研究讨论的热点。诸如秸秆、树木枝干等植物废弃物均含有纤维素，可用来制备纤维素纳米晶须，既能一定程度上有效解决能源短缺问题，也避免了焚烧其废弃物带来的环境问题。 为开发水稻秸秆纤维素高附加值的应用，本文以水稻秸秆为原料，采用碱性溶液体系进行化学处理；用TEMPO-NaClO-NaBr体系制备纤维素纳米晶须，并对其进行表征与分析，以期获得尺寸离散性小、制得率高的纤维素纳米晶须；采用二浸二轧工艺，将棉织物浸轧到含有纳米晶须、壳聚糖、单宁酸的溶液中，并对棉织物的相关性能进行表征与分析，以期获得抗紫外线、耐吸湿性能和耐洗度较好的棉织物。本文的主要研究内容包括： （1）水稻秸秆的基本结构性能与表征。通过对水稻秸秆化学成分、回潮率、红外光谱、表面和截面形态及结晶度等表征，测试分析得：回潮率为7.61%；主要含有半纤维素、木质素、纤维素、水溶物、果胶、脂蜡质几种化学成分，其中纤维素含量居第三位；水稻秸秆横截面为多孔状，部分孔洞封闭、而部分孔洞连续，且较大孔洞中随机分布着大小不等的球状颗粒；水稻秸秆纵向表面凹凸不平，也随机分散着大小不等的球状颗粒；其红外光谱图表现为典型的纤维素谱图；结晶度为29.76%。 （2）水稻秸秆纤维制备工艺优化及表征。分析预处理和提纯工艺中化学试剂浓度、反应时间、固液比及温度对水稻秸秆失重率的影响，获得最优工艺，以提高纤维素的制得率。另，对提纯得到的水稻秸秆纤维进行化学成分分析、失重率、形貌测试、红外光谱测试及结（3）晶度测试，并与水稻秸秆原料的性能进行对比。分析可得：水稻秸秆纤维具有较高的纤维素含量，而半纤维素和木质素含量有明显的降低；表面的球状颗粒被清除，内部的球状颗粒也显著减少，纤维表面变得相对较光滑，半纤维素、果胶和木质素等非纤维素物质被部分去除；其结晶度高于水稻秸秆。 （4）水稻秸秆纤维素纳米晶须制备与表征。将最优工艺制得的水稻秸秆纤维先进行二甲基亚砜处理，再采用TEMPO-NaClO-NaBr催化氧化体系制备水稻秸秆纤维素纳米晶须，对其进行扫描电镜、红外光谱、结晶度、透射电镜、制得率及热重分析性能测试，并与水稻秸秆和水稻秸秆纤维进行对比。可得到如下结论：水稻秸秆纤维素纳米晶须直径集中分布在10~25nm之间，长度集中分布于200~400nm之间；冷冻干燥后晶须交织成多层网状，并随机分布着大小不等的孔隙；与水稻秸秆及纤维的红外光谱图相似，晶型为纤维素I型；结晶度为40.71%，高于水稻秸秆及纤维；纳米晶须的制得率在80%左右；热分解温度为320℃。 （5）水稻秸秆纤维素纳米晶须在棉织物抗紫外线生态功能整理的应用。将制得的纳米晶须与壳聚糖溶液，在助剂单宁酸的作用下混合均匀，用于对平纹棉织物浸轧处理。分析不同纳米晶须含量对棉织物的断裂强力、红外光谱、接触角、耐洗度和抗紫外线性能的影响。分析可知：加入纳米晶须的棉织物，其断裂强力有较大幅度提高；红外光谱谱带无明显差异，这也表明采用TEMPO氧化法制得晶须晶型未发生改变；随着纳米晶须含量的增加，棉织物的吸湿性，先增加后降低；耐洗性和抗紫外性能都是随着纳米晶须的增加，先增加后降低，当含量为0.5%时，其性能达到最好。 收起