传统的酸解法制备纳米纤维素产生大量废液,对环境影响大,而且强酸还易腐蚀反应设备。机械法制备纳米纤维素不添加化学试剂,对环境污染小,但是由于植物纤维复杂的多层壁结构和微纤丝之间的氢键作用力使得机械法制备纳米纤维素耗能过高,所制备的纳米纤维素尺寸变异性大,不利于工业化生产,因此采用预处理结合机械方法制备纳米纤维素。与强酸、强碱预处理方法相比,酶预处理过程温和,能量消耗低,符合绿色环保安全的要求。本研究以桉树纸浆为原料,在不同的酶用量、酶解时间条件下,采用机械研磨的方法制备纳米纤维素纤丝,优化桉树纸浆酶预处理的条件,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱分析仪、热重分析仪和高级旋转流变仪等现代化表征仪器对纳米纤维素纤丝的形态和性能进行表征。同时根据桉树纸浆纤维在酶解过程中和研磨过程中的微观形貌变化分析酶预处理的作用机理。最后利用制备的纳米纤维素纤丝增强聚乙烯醇(PVA),通过研究复合膜的力学性能和热学性能,评价纳米纤维素纤丝的增强作用及应用价值。论文的主要研究结论如下:⑴对经过酶预处理和未处理的桉树纸浆进行研磨处理制备纳米纤维素纤丝的研究表明,酶预处理后的桉树纸浆研磨1h后所制备的纳米纤维素纤丝的平均直径为87nm,未酶解的桉树纸浆研磨1h后,许多纤维仍未分离,此时纤维的平均直径在500nm以上。酶预处理后的桉树纸浆更容易研磨,纤维更容易分离,研磨时间有效降低。⑵随着酶用量的增加或者酶解时间的延长,酶解后纸浆的结晶度逐渐增大,所制备的纳米纤维素纤丝的产率逐渐增大,直径逐渐减小。桉树纸浆酶预处理的优化条件为温度50℃,pH值4.8,时间6h,酶用量60ECU/g。在此酶预处理条件下制备的纳米纤维素纤丝的平均直径为57nm,其中74.3%的纤丝直径都在31-80nm之间,产率为50.67%,结晶度为67.52%,仍保持了天然纤维素的Ⅰ型结构。酶预处理后和研磨处理后纤维的结晶度分别比纸浆纤维提高11.68%和8.31%,热降解温度提高约13℃,热稳定性提高。⑶在酶预处理过程中,纤维素酶作用于纤维表面后使得纤维表面粗糙不平,出现褶皱。随着纤维素酶作用的集中,纤维表面出现凹陷甚至孔洞。此时纤维的无定形区被分解,结晶度随之提高,β-l,4-糖苷键被切断,纤维细胞壁上初生壁和次生壁外层脱落,纤维素分子长链被截断,纤维长度变短。酶预处理后的纸浆纤维在研磨初期表面褶皱化严重,有明显的分丝帚化现象,但是纤维直径并没有明显变化。随着研磨时间的延长,纤维直径明显减小,纤丝束逐渐打开,最终直径均匀的纤丝被分离出来。通过酶预处理,纸浆纤维变得疏松,长度变短,更易于纤丝化。⑷在聚乙烯醇中加入本研究中制备的纳米纤维素纤丝后,复合薄膜的拉伸强度提高,拉伸裂断伸长率降低。当纳米纤维素纤丝含量为1%时,复合薄膜的拉伸强度为56.15MPa,比纯PVA薄膜提高约91%,断裂伸长率为35.36%,比纯PVA薄膜降低约40%,改性后复合薄膜的刚性提高,塑性降低。添加了纳米纤维素纤丝后,复合薄膜的最大分解温度提高和热稳定性提高。酶预处理结合研磨法制备纳米纤维素纤丝增强PVA薄膜的拉伸强度和热稳定性均高于纯研磨法制备的纳米纤维素纤丝增强PVA薄膜。