题目：纳米纤维素/碱木素/木聚糖复合薄膜的制备与表征

一、课题研究的目的及意义

木质纤维素是由纤维素、木质素、半纤维素三者构成的有机整体。纤维素是植物细胞壁的主要成分，是自然界中分布最广的多糖，其在医药、生物、造纸等领域有着广泛的应用，而纳米纤维素其具有比表面积大，高分散性，生物相容性好、拉伸强度高、透明度高等优点，成为近年研究的重点。半纤维素是植物细胞壁的第二多糖成分，通常应用于制备食品增稠剂、稳定剂、造纸助剂等。人为分离三素时，木质素通常直接被废弃，相对而言，木质素并没有得到高效的利用。本研究致力于人为地将三素组合起来，组装成一种可调控的、多尺寸的复合薄膜，从而提高木质素的利用率，人为地构造出类LCC键，表征复合材料的性能，并探索其应用。

纤维素是一种天然高分子化合物，已经成为人类社会不可或缺的重要资源。纳米纤维素作为一种新型的生物质纳米材料，其独特的性能已经成为纳米材料领域研究的热点。单一的制备方法存在一定局限，采用多种方法相结合来制备纳米纤维素是目前制备纳米纤维素的主要研究方向。其独特的性能以及易于与各种功能材料进行复合的特征，使其在纳米复合材料领域具有良好的应用前景，特别在柔性电子功能复合材料领域将具有很大的潜力。尽管如此，纳米纤维素与其他物质之间的复合方式、分散均匀性、微观形貌控制、相容性、两相相互作用机制等理论研究还不成熟，如何最大限度发挥纳米纤维素的优势，使其复合材料应用到更多领域是今后需要解决的课题。

木素中不仅含有酚羟基，还含有反应活性较高的醇羟基，并存在于苯核或丙基侧链，可用木素取代部分聚合二元醇来合成聚氨酯材料。木素的侧链短，基旁侧的大基团有阻碍作用，故而需加长侧链及增多羟基，而用环氧丙烷进行烷基化反应。合成均一官能团的木质素衍生物将有助于制备木素基工程材料，将酚基转化成脂肪族羟基，可以使大分子木素作为聚氨酯泡沫的多元醇组分，羟丙基化被证明是较好的改性反应。

木聚糖是半纤维素主要组成部分，其成膜性差，吸水性强，对环境的适应性差。因此，为拓宽木聚糖在材料方面的应用，改善半纤维素膜的力学性能和吸湿性成为关键技术。复合薄膜由于具有传统复合材料和现代纳米薄膜材料两者的优越性，正成为当前功能材料研究的一个热点。目前，复合薄膜的制备还处在研究摸索阶段，只有很少一部分的薄膜可以进行量化生产，投入到实际应用中。如何精确控制纳米复合相粒子的大小、结构和分布是获得优质复合薄膜的关键；如何提高薄膜和基体以及各层薄膜间的结合力与薄膜的致密性，也是很多复合薄膜制备中急需解决的问题。而这些都需要制备工艺的确定和制备方法的改进。这也是复合薄膜制备的一个最大的难题；如何对复合薄膜进行有效的结构和组分表征，是获得薄膜性能的一个重要方面，将直接影响制备工艺的优化和薄膜的商业化。今后复合薄膜的研究方向应该是继续探索具有特殊性能、满足特殊需要的新型复合薄膜；确立特异性能复合薄膜的工艺条件，实现量化生产，满足现实需要。

二、国内外同类研究的综述

本课题实验研究的主要实验材料有纳米纤维素、碱木素、木聚糖。首先先简单介绍一下这几种实验材料。

1、纳米纤维素