改性纳米薯渣纤维素的制备优化及其形貌表征

摘要

对纳米纤维素(cellulose nanocryslal,CNC)进行羧甲基化改性,以提高其再分散性.以取代度(degree substitution,DS)为响应值,利用响应面法(response surface methodology,RSM)优化羧甲基纳米纤维素(N-CMC)的制备工艺,并运用透射电镜(TEM)对改性前后的CNC进行形貌表征,研究羧甲基改性对纳米纤维素结构的影响.结果表明:对N-CMC取代度有显著影响的4个因素为,NaOH/CNC质量比、NaOH/一氯乙酸(MCA)摩尔比、醚化Ⅰ段温度和醚化I段时间;中心组合设计结合RSM分析确定主要影响因素的最佳水平组合为,NaOH/CNC质量比1.44、NaOH/MCA摩尔比2.40、醚化Ⅰ段温度50℃、醚化Ⅰ段时间50 min,此条件下N-CMC取代度的平均值为1.343±0.015,与理论预测值1.364相符.TEM分析显示,改性后的CNC仍保持了球形的结晶结构,只是粒径略有增大,且表面结构更加疏松.羧甲基取代纳米纤维素表面的部分羟基,并未显著影响其结晶结构,且有利于其在极性介质中的再分散.