基于微流控技术的纳米微晶纤维素的制备与表征

发布时间：2020-06-20 10:46

【摘要】：纳米微晶纤维素(CNCs)作为一种新型的生物质基氋分子材料,目前在多个领域内成为研究的热点。因其优异的机械性能、光学性能等应用在化妆品、复合材料等领域,而如何将CNCs进行可控的制备和表征对于它的应用有指导性的意义。微流控技术由于其灵敏度高、样品消耗少、自动化的优点,在生物医学领域、化学反应领域得到广泛的应用。结合CNCs和微流控技术,将微流控芯片为基础研究CNCs的新型制备和表征技术,探索制备CNCs的最佳工艺条件,将制备好的CNCs进行荧光标记,然后在微流控芯片上实现快速表征。本文首先研究了纳米微晶纤维素在微流控芯片中的流动特性,并根据其流动特性设计了一套具备完整承载反应平台的微流控芯片,包括微流控芯片的通道形状设计,样品和反应试剂的加入,在芯片中控制反应流体流动,将样品和反应试剂混合,以及反应的终止和最终产物的收集等等功能。以微晶纤维素(MCC)为原料,以设计好的芯片作为载体选取酸水解法制备纳米微晶纤维素。根据制备出的CNCs产率和粒径尺寸优化反应的工艺条件,得到的最佳工艺条件为:硫酸浓度60%(w/w)、反应温度35℃、水解反应时间40 min。在此工艺条件下得到的CNCs的产率为43.76%,CNCs的长度为204 nm,宽度为20nm。制备出的CNCs在水分散体系中能形成稳定的透明悬浮液,在室温下长期放置不会出现分层或者沉淀现象。将制备的CNCs进行荧光标记,通过粒子追踪测速技术(PTV)对其进行表征,在液体中流动的CNCs经过特殊波长的光源照射会发出荧光并在EMCCD上成像,成像后PC根据算法对成像进行识别,识别过后PC进行尺寸和流速的计算,由该方法检测酸水解法制得的纳米纤维素宽度为14 nm,长度为200 nm,与上述SEM测得的尺寸数据分布基本一致。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN492;TQ352.1
【图文】：

图 1-1 纳米纤维素的化学结构图不同来源得到的纳米纤维素的聚合度也并不相同。根据Ｘ射线衍射光谱对纳米纤维素的研究，纳米纤维素中有一部分区域分子排列杂乱、松弛，分子链排列不整齐，这部分之为无定型区，而另一部分区域的呈现出高度有序的状态，排列整齐，分子间结合力

图 1-2 酸水解法制备纳米微晶纤维素微晶纤维素的晶型、结晶结构、粒子尺寸等主要受纤维素原料和纤维因素的影响。1947 年，Nickerson 和 Habrle 最早采用酸水解法处理纤纤维素，他们以木材和棉絮为原料，再选用盐酸和硫酸的混合酸，将

【参考文献】

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2 范慧青;王喜明;王雅梅;;利用傅里叶变换红外光谱法快速测定木材纤维素含量[J];木材加工机械;2014年04期

3 孙美玉;庞秀江;马秀明;侯万国;;T形微反应器共沉淀法制备Mg-Al层状双金属氢氧化物及其粒径可控性[J];高等学校化学学报;2013年07期

4 周静;初广文;邹海魁;向阳;陈建峰;;新型螺旋盘管反应器硝化工艺研究[J];高校化学工程学报;2013年01期

5 杨少丽;刘志明;;竹浆纳米纤维素制备工艺优化分析[J];广东化工;2012年15期

6 陈光文;赵玉潮;乐军;董正亚;曹海山;袁权;;微化工过程中的传递现象[J];化工学报;2013年01期

7 李媛媛;戴红旗;;化学法制备纳米微晶纤维素的研究进展[J];南京林业大学学报(自然科学版);2012年05期

8 董凤霞;刘文;刘红峰;;纳米纤维素的制备及应用[J];中国造纸;2012年06期

9 唐丽荣;欧文;林雯怡;陈燕丹;陈学榕;黄彪;;酸水解制备纳米纤维素工艺条件的响应面优化[J];林产化学与工业;2011年06期

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本文编号：2722306