木质纤维素生物质纳米纤维素的生产技术和应用
概要：由于对稀缺和不可再生的石油供应的替代品的需求日益增加，工业应用中使用可再生材料的情况越来越严重。 在这方面，来源于纤维素纳米纤维素（NCC），是最丰富的生物聚合物，也是最有前途的材料之一。NCC具有独特的特点，引起了新材料的开发的兴趣：其来源于纤维素，并具有大量的、可再生性和环境友好性等特性、其力学性能和纳米尺度尺寸提供了广泛的可能特性。 在聚合物基体纳米复合材料中，NCC是最有前途的用途之一，因为它可以提供显著的增强，本综述概述了这种新兴的纳米材料，重点是提取程序，特别是木质纤维素生物质，以及NCC基材料的技术发展和应用。 NCC基材料的挑战和未来机遇也将随着材料的大规模使用而受到关注。
关键词：木质纤维素，生物质纤维素，纳米纤维素，纳米复合材料
绪论：
可再生生物质原料产生的可生物降解塑料和生物相容性复合材料被认为是一种很有发展空间的材料，可以取代碳基聚合物，以减少全球对化石燃料来源的依赖，并提供简化的废物处置. 大多数低值生物量被称为木质纤维素，指的是其主要组成生物聚合物：纤维素、半纤维素和木质素。 特别是，纤维素是当今最丰富的可再生聚合物资源，它被认为是对环境友好和生物相容性产品日益增长的需求的几乎取之不尽的原材料来源。几千年来，纤维素一直以木材和植物纤维的形式作为原料，用于建筑材料、纸张、纺织品和服装。 天然纤维素基材料的使用如今还在继续发展下去，在这一点上绿色产品、纸张、纺织品等行业得到了大量证实。这些用途已被一些研究者考虑。 纤维素应用的一个重要领域是复合材料作为工程聚合物体系的增强。 此外，纤维素纤维的性能受到许多因素的强烈影响，这些因素不同于植物的不同部分以及不同的植物( 它们的力学性能也取决于纤维素类型)二代纤维素基产品及其工程应用需要新的性能和功能，包括均匀性和耐久性.NCC又称为纳米纤维素。NCC是一种很有用的材料，可以作为一种新的聚合物复合材料工业的基础原料来使用。事实上，它只含有少量的缺陷，因此它的轴向杨氏模量是非凡的，并且接近理论化学衍生的，比Kevlar更强，并且在其他增强材料的范围内，如NCC所示，实验强度也很高，并且它还具有低密度、高宽比、高表面积和高活性的-OH基团。 此外，根据国际组织关于各种纳米粒子的标准，最近对水环境中的生物降解性进行了评估：发现纤维素纳米粒子的降解速度快于其宏观对应物，而其他重要和广泛使用的纳米粒子，如富勒烯和碳纳米管，根本没有生物降解性、可再生性、可持续性、高生物相容性等特性。事实上，它的纳米尺度上，打开了广泛的可能性质，但仍然有待进一步发现。 在纳米层面上，一些材料的性能受到原子物理定律的影响，而不是像传统的材料那样。 事实上，它们极小的特征大小与某些物理现象（如光）的临界大小相同。 一些作者提出纳米技术将以深刻的方式改变我们的生活，使科研工作者能够想出更有效的方法来满足人类的需要。 这种发展兴趣也引起了森林产品技术人员的注意，他们认为纳米技术有可能通过改进产品和设计具有不同性质的生物质衍生材料的来完全改变森林产品和生物质工业等领域。
目前，NCC已经在物质界有了一定的认识。 本综述概述了这种新兴的纳米材料，重点是提取其发展的过程，特别是木质纤维素生物质，以及NCC基材料的应用发展。 据我所知，没有专门侧重于提取过程的评论，因为在分析论文的主要内容之前，已经描述了生产NCC 的现有方法。为此，我们不仅介绍了目前关于NCC提取的研究，还包括特别为生物质用作原料而开发的方法，而且还利用我们在制备化学中“更绿色”条件的新反应介质/催化剂领域的专门知识，对迄今使用的各种方法的缺点进行了批判性和分析性的审查这项审查的目的是发展性的想法，目的是提高成本和整个可持续的NCC生产产量。其结果获得了巨大的关注，而这种趋势似乎并没有减弱，具体表现在该领域越来越多的科学贡献。也有一些评论和书籍（描述纳米纤维素的各个方面，包括加工(表面的化学修饰）(含有NCC的纳米复合材料(和悬浮液的自组装）。 本综述概述了这种新兴的纳米材料，重点是提取其发展的过程，特别是木质纤维素生物质，以及NCC基材料的应用发展。 据我们所知，没有专门侧重于提取程序的评论，因为在分析论文的主要主题之前，已经描述了产生NCC 的现有文献方法。 在此，我们不仅介绍了目前关于NCC提取的研究，包括特别为生物质用作原料而开发的方法，而且还利用我们在制备化学中“更绿色”条件的新反应介质/催化剂领域的专门知识，对迄今使用的各种方法的缺点进行了批判性和分析性的评价(这项评价的目的是发展想法，以提高成本和整个可持续的NCC生产）。本文已经提到，许多评论和书籍都是关于以上几个主题的。 在这里，我们试图只给出主要应用领域的一般想法（总结和/或参考相应的论文结论），我们特别分析了与我们的经验和直接研究工作有关的主题(重点关注完全基于生物的纳米复合材料，如基于淀粉和PLA的纳米复合材料，并描述了在改善NCC基生物纳米复合材料的热稳定性和调节阻隔性能方面的发展。最后，我们批判性地分析了现有的文献，为读者提供了一个详细和更新的清单。在使用NCC纳米复合材料方面的挑战，我们希望本文有助于指导未来的工作。 这一贡献实际上旨在激发人们对这一领域的更大兴趣，这为化学、生物、物理和工程界提供了大量的技术改进和新发展的机会。
- 纤维素的结构和形态
纤维素是生物圈中最重要的天然聚合物之一，被认为是地球上最丰富的可再生聚合物。 他的年产量估计超过7.510X10吨(纤维素广泛分布在高等植物中，其中木材由高达50%的纤维素组成，是纤维素最重要的原料来源。 此外，它还分布在一年生作物当中，甚至分布在一些海洋动物（例如，衣藻）中，并在较小程度上分布在藻类、真菌、细菌、无脊椎动物中。因此，这些羟基及其形成氢键的能力在指导结晶包装和控制纤维素的物理性质方面起着主要作用(葡萄糖单位的数量或聚合度(DP)高达20，000，但其聚合度可以在很大范围内变化，木材中的聚合度约为10，000(在自然界中，纤维素不是作为一个孤立的单个分子存在的，但它被第一次发现时是单个纤维素链形成纤维的组装体。 形态层次是由基本纤维定义而成的，这些纤维被组合成更大的单位，称为微纤维，这些纤维又被组合成纤维(在纤维素纤维中，有一些区域，纤维素链排列在高度有序的结构-微晶-和无序-无定形-的区域。在结晶区，分子间和分子内的相互作用网络和分子取向可能发生变化，从而产生纤维素多态或异形。 目前已经确定了六种可互换的多态，如I，II，III等。 除其他形态外，在高等植物中在对纤维素微晶提供了更详细的描述，纤维素在细胞壁中也起着重要的作用，如增强元素，通常与木质素和半纤维素一起。 这三种聚合物与木质纤维素生物量密切相关。事实上，木质纤维素结构可以看作是一种生物纳米复合材料，这是由于纤维素、半纤维素和木质素的纳米尺度结构域之间独特的相互作用(木质纤维素生物量中纤维素和木质素的相对含量因物种而异；从技术角度看，生物量中木质素含量的评价对于优化生产纯纤维素浆所需的化学和机械预处理参数是很重要的。 事实上，木质素是一种很难从木质纤维素生物量中提取的化学成分。
3.纳米纤维素
3.1.微纳米纤维素颗粒
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
