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1. 研究目的与意义

纳米纤维素是以纤维材料作为原料，通过化学、物理或生物处理的途径制备的具有一维纳米尺寸的纤维素材料，它具有纤维素的基本结构、性能以及纳米颗粒的典型特性，如：密度低，来源于可再生原料，可生物降解，弹性模量高达140gpa，有利于对其进行表面改性等。

巨大的比表面积、较高的杨氏模量、超强的吸附能力和高的反应活性，使纳米纤维素具有一些特有的光学性质、流变性能和机械性能。

这些特性使其具有广泛的应用价值，可以作为纳米复合材料中的增强材料，以及用于医药、包装、造纸、食品添加剂、油漆涂料、地板、建材等领域。

2. 国内外研究现状分析

目前，国内纳米纤维素的研究总体还处于起步阶段，但成果已有一些。国际上对纳米纤维素已进行了几十年的系统研究，已做了许多尝试性研究在制备、表面修饰、表征、复合材料、医学材料及光学材料等功能特性及应用方面，有些成果已投入生产和使用。2011年世界上第一个工业规模，产能1t/d的纳米微晶纤维素(NCC)示范车间在加拿大魁北克Domtar Windsor制浆造纸厂成功建立，标志着在制备方面纳米微晶纤维素已取得较大突破^[9] 。作为一种新型的生物材料，纳米纤维素由于其纳米尺寸结构、力学性能和光学性能的特殊性成为未来纤维素研究的前沿和热点^[10]。制备过程中由于纳米粒子的特性，纳米纤维素的团聚作用使得纳米颗粒的小尺寸效应难以发挥，因此分散仍是目前研究的难点。由于物理、化学和生物法各具优缺点，因此研发新型、简单、绿色、低能耗、快速、高效的纳米纤维素制备方法刻不容缓。目前，国内外专家研究纳米纤维素主要集中在作为增强相的力学性能及其液晶自组装性能^[11]。纳米纤维素作为增强相，当前面临的主要挑战是其与复合材料的均匀分散^[7]。为了进一步更好地应用纳米纤维素，纳米纤维素的化学改性和热降解行为也应成为关注的重点。

除了纯净纳米纤维素的制备 ,现在更多的是制备纳米纤维素复合物 ,主要有纳米纤维素与其它聚电解质的多层薄膜组装 ,将纳米纤维素与树脂一同固化用于增强 ,纤维素表面接枝有机化合物 ,纳米纤维素作为模板合成生物形态的无机物 ,将纤维素与无机物合成作为支架材料 ,将纳米纤维素作为包裹材料制备磁性颗粒等等。近年来逐渐成为热点的是聚电解质的多层薄膜组装制备超微纳米复合薄膜。Wgberg等先用阳离子聚电解质处理氧化硅表面 ,再浸入微纤化纤维素(MFC)中 ,发现由于聚电解质的吸附作用 ,可用 MFC和不同类型的聚电解质及不同离子强度的溶液形成很好的复合薄膜。Choi等用阳离子可交换的丙烯酸(AAc)用 UV 接枝聚合的方法来改性BC,制备一种可以用于离子交换(IEC)的纤维素膜。Ifuku 将细菌纤维素纳米纤维乙酰化来提高丙烯酸树脂增强的纳米纤维的光学透明复合物的性质。

3. 研究的基本内容与计划

课题研究的内容

1.不同的tcnf浓度，对凝胶的性能影响2.tcnf、阳离子聚丙烯酰胺、pva复合凝胶的制备及表征。

3.tcnf、pva、阳离子聚丙烯酰胺复合膜的制备及表征。

4. 研究创新点

以自然界中最丰富的纤维素作为课题实验的主要原材料，清洁可持续发展。

以TEMPO为氧化剂，探索不同浓度TCNF对凝胶性能的影响，以获得最优强度的复合薄膜。