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木质纤维素是地球上最丰富可再生的天然资源,可以为人类提供制备能源、材料和化学品的原料。纤维素纳米结晶天然存在于木质纤维中,从纤维中提取的纳米纤维素在生物医学、光电材料、柔性材料等领域有巨大的应用前景,因此从植物纤维原料分离纳米纤维素,特别是规模化生产纳米纤维素具有重要意义。本论文主要选取了几种植物原料,采用不同的路径制备了纳米纤维素,并根据传统方法存在的不足进行了新的探索,为植物纤维原料制备纳米纤维素和改善制备纳米纤维素方法提供了理论依据。首先,根据棕榈鞘组织结构特点,采用亚硫酸盐预处理分级,分离得到纤维束组分(R14)和薄壁细胞组分(P200)。P200和R14经盘磨分散成单根纤维后用亚氯酸盐反应后分别得到脱木素组分P200(DL-P200)和脱木素组分R14(DL-R14),再经TEMPO氧化预处理和高压均质得到相应的纳米纤维素。结果表明,制备出的纳米纤维素长度,R14较P200长;经过氧化后,R14组分和P200组分的羧基含量增加,并且R14组分大于P200组分;DL-R14和DL-P200两种组分经TEMPO氧化后的结晶度有一定程度的提高,但是高压均质后有明显下降;两种组分纳米纤维素的热稳定性均小于对应的脱木素组分,而R14纳米纤维素热稳定性高于P200纳米纤维素。其次,从棕榈鞘、芒果树和榕树中提取了α-纤维素,并用硫酸水解法制备了纳米纤维素,对其各项性能进行了研究分析。结果表明,棕榈鞘、榕树和芒果树纳米纤维素尺寸分别主要分布在60~300nm、70~300nm和60~120nm;纳米纤维素的热稳定性为:芒果树>棕榈鞘>榕树。棕榈鞘、芒果树和榕树的α-纤维素和纳米纤维素的化学结构没有差异,均保留了完整的纤维素II型晶体结构,纳米纤维素的结晶度都有一定程度的增加。最后,选取棉短绒、阔叶木和针叶木纤维素为原料,经硫酸水解后离心,得到纤维素悬浮液。用一定浓度的碱液(NaOH溶液)调节纤维素悬浮液pH接近中性,再经高压均质处理得到纳米纤维素。分析了三种原料经过不同时间(包括15、30、60和90min)处理后得到纳米纤维素的形貌和性能,以及对聚乙烯醇(PVA)增强效果的影响。结果表明,用碱液调节纤维素悬浮液pH再均质后,不仅大大节约了时间,而且棉短绒、阔叶木和针叶木纤维均能达到纳米级;纳米纤维素的粒径和宽度随着酸水解时间的增加减小;棉短绒纤维结晶度随着酸水解时间的增加而增加,在90min时最大为71.03%,而阔叶木和针叶木纤维在60min时结晶度达到最大分别为71.12%和72.12%;棉短绒、阔叶木和针叶木纤维经过酸水解后的热稳定性有不同程度的降低;当聚乙烯醇添加的三种原料纳米纤维素的量为0.5%时,复合膜的拉伸模量相对于纯聚乙烯醇膜提高了至少35%。