2 文献综述

2.1 概述

2.1.1 中国稻麦草现状

草类纤维是很宝贵的造纸原料。非木材原料的纤维形态和结构，与木材完全不同。但是，现在对非木材纤维原料的化学法制浆工艺，大多数采用木材制浆的工艺路线，存在着制浆污染并难以治理的问题。要“合理利用非木浆”，就必须解决草类纤维原料制浆的污染和提高纸浆质量的问题。

中国的禾草类纤维原料制浆历史悠久，是世界非木材纤维造纸产量最多、经验最丰富的国家。禾草类制浆造纸在中国造纸发展史上发挥了极其重要的作用，曾经一度达到纸浆产量的85％以上，构成了具有中国特色的传统造纸工业。禾草类制浆造纸的问题和矛盾主要表现在：由于原料收集方式落后，其收集经济半径和运输的限制，草浆厂的规模一般都比较小，因而其技术落后，设备简陋，原材料、能源消耗高，劳动生产率低，产品质量差，市场竞争能力低；其二是环境污染严重，由于草类原料的特性不同，木浆行之有效的碱回收系统，对草类制浆（特别是规模较小的企业）则效率低下，难度较大，适合于中小型草浆厂制浆废液回收治理的技术和装备还不成熟可靠，且由于碱回收投资较大，许多中小企业难以承受。而禾草类纤维制浆黒液的资源化技术也没完全过关，有些研究成果技术经济可行，但市场开发还需有一个过程^[1]。

2.1.2 纳米纤维素应用

由于纳米微晶纤维素不但具有来源广、无毒、水不溶、可生物降解等纤维素的优点，还具有纳米颗粒的特性，如高比表面积、高反应活性、小尺寸效应和量子隧道效应等，同时还具有高杨氏模量、高拉伸强度和高结晶度，因此纳米微晶纤维素在增强复合材料、催化剂载体、过滤分离、药物载体等领域应用前景非常广阔^[2]。

1. 增强复合材料

Favier等人的研究表明，纳米纤维素晶须的拉伸强度能达到7500MPa，杨氏模量最高也能达到140GPa，比表面积为150-250 m²/g，这些优越的性能使其成为目前可以利用的最佳天然材料；同时，纳米纤维素纤维具有很大的长径比，这让其能成为复合材料的增强剂提供了理论基础；并且与其他纳米材料（如碳纳米管）相比，纳米纤维素纤维又具有可生物降解、可再生和高的反应活性等优点，这些优异的性能使其成为增强复合材料的研究热点^[3]。

1995年，Favier等人发现纳米纤维素纤维可以增强橡胶的力学性能，此后，科研工作者们一直致力于研究其增强机理。针对纳米微晶纤维素非同寻常的增强效果，其增强机理主要有三个原因：（1）纳米微晶纤维素与基体之间有相互作用力，使得应力得以传递；（2）纳米微晶纤维素分子间有强烈的氢键作用，从而形成了刚性网络结构；（3）逾渗效应^[4]。