基于NaOH睻rea預(yù)處理的微纖化纖維素制備研究

羅顯星　王習(xí)文

摘要：為開(kāi)發(fā)高效制備微纖化纖維素的方法，探討了基于氫氧化鈉尿素（NaOHUrea）混合溶液對(duì)玉米芯微晶纖維素進(jìn)行預(yù)處理后采用機(jī)械法處理的微纖化纖維素制備工藝。采用傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）、X射線(xiàn)衍射儀（XRD）、熱重分析儀（TG）、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FESEM）對(duì)制備的微纖化纖維素化學(xué)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、熱穩(wěn)定性及微觀形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明，制備的微纖化纖維素為纖維素Ⅰ型；微纖化纖維素的結(jié)晶度為604%，得率高達(dá)78%；微纖化纖維素結(jié)晶度較玉米芯微晶纖維素有所提高；制備的微纖化纖維素表現(xiàn)出優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，熱降解溫度達(dá)238℃；微纖化纖維素呈棒狀，直徑為5～20 nm，長(zhǎng)度大于200 nm。

關(guān)鍵詞：氫氧化鈉尿素溶液；預(yù)處理；微纖化纖維素

中圖分類(lèi)號(hào)：TS721+4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：1011981/jissn1000684220180201

納米纖維素廣義上定義為至少有一維尺度在1～100 nm范圍內(nèi)的纖維素，可以在水中分散成穩(wěn)定的膠體，無(wú)毒無(wú)味，常溫下既不溶于水，也不溶解于一般有機(jī)溶劑。其通常被稱(chēng)為納米纖絲纖維素（Nanofibrillated cellulose，NFC）、微纖化纖維素（Microfibrillated cellulose，MFC）、纖維素納米晶體（Cellulose nanocrystals，CNCs）、納米微晶纖維素（Nanocrystalline cellulose，NCC）、纖維素納米晶須（Cellulose nanowhisker，CNW）、纖維素納米顆粒（Cellulose nanoparticle，CNP）等[1]。按照納米纖維素形貌、粒徑大小及原料的不同，納米纖維素通常分為3類(lèi)，具體分類(lèi)如表1所示[2]。與纖維素以及微晶纖維素相比， 納米纖維素除了具有可再生性和可生物降解性之外，還具有許多納米粒子的優(yōu)良性能，如較高的化學(xué)反應(yīng)活性、較大比表面積、高結(jié)晶度、高熱穩(wěn)定性、高楊氏模量、高強(qiáng)度、超精細(xì)結(jié)構(gòu)和高透明性等[34]。優(yōu)異的性能使得納米纖維素在醫(yī)藥、增強(qiáng)材料、透明薄膜、阻隔材料等功能性復(fù)合材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[57]。

目前，制備納米纖維素的方法主要有化學(xué)法、機(jī)械法、生物法[8]。其中，化學(xué)法是通過(guò)對(duì)纖維進(jìn)行化學(xué)處理以去除無(wú)定形區(qū)，得到具有高結(jié)晶度的NCC。采用64%的濃硫酸水解纖維素可制備出短棒狀、粒徑均一的NCC，但是得率低[9]，且制備過(guò)程中濃硫酸具有強(qiáng)烈的腐蝕性，對(duì)設(shè)備要求高，最終產(chǎn)物純化過(guò)程耗時(shí)耗水，試劑回收困難，對(duì)環(huán)境有一定的破壞作用[1012]。機(jī)械法是直接對(duì)纖維進(jìn)行機(jī)械處理，如盤(pán)磨、均質(zhì)、超聲或微射流處理等得到MFC[13]。強(qiáng)大的物理剪切壓潰作用可使纖維分絲帚化，細(xì)小的微纖絲從纖維細(xì)胞壁剝離，逐漸形成具有納米尺度的纖維素。采用這些高速研磨設(shè)備雖大大減少了試劑的使用，但能耗大，生產(chǎn)成本高[14]。生物

法制備納米纖維素是利用細(xì)菌合成，細(xì)菌纖維素彈性模量大、機(jī)械穩(wěn)定性好、比表面積大，且具有良好的生物相容性和可降解性；但其制備周期長(zhǎng)、效率低，且細(xì)菌對(duì)于合成環(huán)境的要求非常高，一般也不易進(jìn)行大量的制備。所以納米纖維素的制備往往結(jié)合化學(xué)預(yù)處理和機(jī)械處理，以減少能耗。針對(duì)納米纖維素的制備，急需開(kāi)發(fā)出綠色環(huán)保、低成本的制備方法。

武漢大學(xué)張俐娜教授等人的研究成果表明[1516]：在-12℃的條件下，氫氧化鈉與尿素能形成復(fù)雜的水合物，對(duì)纖維素有很強(qiáng)的“溶解”作用，溫度則是這個(gè)溶解體系的關(guān)鍵因素。氫氧化鈉水合物可破壞纖維素分子間的氫鍵，尿素水合物的氨基則會(huì)與纖維素分子的羥基形成新的氫鍵網(wǎng)絡(luò)。二者起到協(xié)同作用，能夠迅速破壞纖維素分子間以及分子內(nèi)的氫鍵，大大減小纖維素分子間的結(jié)合力。本實(shí)驗(yàn)僅僅是為了在機(jī)械處理之前使纖維素原料得到一定的潤(rùn)脹作用而不是完全的溶解，以降低后續(xù)處理的難度。因此對(duì)反應(yīng)的條件（如溫度、物料比等）做了一定的調(diào)整。與濃硫酸、離子液體、四甲基哌啶（TEMPO）等預(yù)處理試劑相比，利用氫氧化鈉尿素（NaOHUrea）混合溶液進(jìn)行纖維素預(yù)處理，具有成本低、毒性低的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)選用NaOHUrea混合溶液對(duì)玉米芯微晶纖維素進(jìn)行預(yù)處理，然后再采用機(jī)械法高效地制備出微纖化纖維素。

1實(shí)驗(yàn)

11實(shí)驗(yàn)材料與儀器

玉米芯微晶纖維素（濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司提供），尿素（Urea）和氫氧化鈉（NaOH）均為分析純（購(gòu)于天津科密歐化學(xué)試劑有限公司）。216SDN可控溫冰箱，RW20懸臂式電動(dòng)攪拌機(jī)，UH60植物纖維納米磨漿機(jī)，TDL5A離心機(jī)，砂芯漏斗等。

12微纖化纖維素的制備

首先精確稱(chēng)量試劑以配置預(yù)處理液，預(yù)處理液中NaOH、尿素和去離子水的質(zhì)量比為7∶12∶81。其次取適量的玉米芯微晶纖維素加入到100 g預(yù)處理液中，攪拌均勻。最后將上述攪拌后的懸浮液置于冰箱中，在-4℃的條件下冷凍至設(shè)定時(shí)間。將冷凍處理后的纖維素溶液用離心機(jī)反復(fù)離心洗滌，之后接著用砂芯漏斗反復(fù)濾洗，徹底除去殘留的NaOH和尿素，直至濾液呈中性。

將預(yù)處理后的纖維素用去離子水配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的懸浮液，緩慢加入到植物纖維納米磨漿機(jī)中，設(shè)定工作壓力80 MPa，循環(huán)碾磨30 min，得到微纖化纖維素懸浮液。

13微纖化纖維素得率的計(jì)算

取適量分散均勻的微纖化纖維素懸浮液于蒸發(fā)皿中，低溫冷凍干燥后稱(chēng)量，微纖化纖維素得率由式（1）計(jì)算。測(cè)量多次取平均值，制備的微纖化纖維素得率為78%，大大高于濃硫酸水解法制備納米纖維素的得率。

Y=（m1-m2）V1mV2×100%（1）

式中，m1為低溫冷凍干燥后樣品與蒸發(fā)皿的質(zhì)量；m2為蒸發(fā)皿的質(zhì)量；m為玉米芯微晶纖維素的質(zhì)量；V1為微纖化纖維素懸浮液的總體積；V2為量取的微纖化纖維素懸浮液的體積。

14纖維潤(rùn)脹性能的測(cè)定

采用離心法測(cè)定纖維的保水值（WRV）來(lái)表征纖維的潤(rùn)脹性能，按照12中所述方法對(duì)玉米芯微晶纖維素進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)照組采用等量的去離子水作為預(yù)處理液，兩組實(shí)驗(yàn)分別設(shè)置15、30、45、60、75 min的預(yù)處理時(shí)間。

將1 g預(yù)處理后樣品放入加有適量去離子水的燒杯中攪拌均勻，浸泡15 min。浸泡結(jié)束后將上述濕漿放入特制的離心管中（離心管中部固定有200目的銅網(wǎng)以承載纖維），在2500 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 min以除去游離水，離心后的樣品稱(chēng)量，質(zhì)量記為m3。然后將樣品放入鼓風(fēng)干燥箱中105℃烘干至質(zhì)量恒定，在干燥器中冷卻20 min后稱(chēng)量，質(zhì)量記為m4。預(yù)處理后纖維的保水值由式（2）計(jì)算。

WRV=m3-m4m4×100%（2）

式中，m3表示濕漿質(zhì)量；m4表示絕干漿質(zhì)量。

15微纖化纖維素性能表征

將干燥的微纖化纖維素與KBr進(jìn)行壓片處理，采用Perkin Elmer Spectrum型傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）對(duì)微纖化纖維素的結(jié)構(gòu)基團(tuán)進(jìn)行分析，測(cè)試范圍為400～4000 cm-1。取適量微纖化纖維素溶液滴在干凈的銅片上，干燥后使用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FESEM）對(duì)微纖化纖維素進(jìn)行微觀形貌觀察，玉米芯微晶纖維素形貌采用低倍掃描電鏡觀察；使用X射線(xiàn)衍射儀（XRD）對(duì)微纖化纖維素進(jìn)行結(jié)晶度測(cè)試，設(shè)置測(cè)試范圍（2θ）為5°～40°，結(jié)晶度由Segals公式[17]計(jì)算得出。在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，采用1100SF型熱重分析儀（TG）對(duì)樣品的熱穩(wěn)定性進(jìn)行分析，設(shè)置升溫范圍為25～600℃，升溫速率10℃/min。

2結(jié)果與討論

21微纖化纖維素的紅外光譜表征

圖1為玉米芯微晶纖維素（MCC）和微纖化纖維素（MFC）的FTIR譜圖，F(xiàn)TIR譜圖特征吸收峰反應(yīng)了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)基團(tuán)。由圖1可知，玉米芯微晶纖維素和微纖化纖維素的吸收峰無(wú)明顯的差異，這表明經(jīng)過(guò)NaOHUrea溶液潤(rùn)脹結(jié)合機(jī)械處理后的纖維素沒(méi)有發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)上的變化，制備的微纖化纖維素不是纖維素的衍生物，由此可見(jiàn)，預(yù)處理過(guò)程僅僅只是使纖維發(fā)生了軟化與高度潤(rùn)脹[15]。而傳統(tǒng)的酸解法制備納米纖維素過(guò)程中，纖維素經(jīng)64%濃硫酸預(yù)處理后會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，纖維素鏈上的部分羥基與硫酸發(fā)生酯化反應(yīng)[18]；四甲基哌啶（TEMPO）氧化法制備中，預(yù)處理后的纖維素C6位上羥基會(huì)被氧化為羧基[19]。

由圖1可知，3000～3600 cm-1 處的吸收峰是纖維素中的O—H 基團(tuán)之間的氫鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰，靠近2897 cm-1處的吸收峰是纖維素中—CH基團(tuán)的伸縮振動(dòng)吸收峰。1058～1060 cm-1和 896～900 cm-1處的吸收峰是纖維素中C—H和C—O基團(tuán)的不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)吸收峰。1637～1701 cm-1處的吸收峰是木素和半纖維素中的 CO結(jié)構(gòu)伸縮振動(dòng)吸收峰，制備的微纖化纖維素在此處的振動(dòng)吸收峰減弱，這可能是在預(yù)處理過(guò)程中預(yù)處理液對(duì)纖維素中殘留的半纖維素有了更進(jìn)一步的脫除。彭萬(wàn)喜等人[20]研究堿處理對(duì)桉木纖維成分的影響中指出，堿處理能除去部分半纖維素和木質(zhì)素。Ling Z等人[21]利用堿處理研究纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化時(shí)，也指出在NaOH的作用下，能有效去除半纖維素。預(yù)處理液中的NaOH水合物破壞了纖維素與半纖維素之間的氫鍵，使得殘留的半纖維素進(jìn)一步溶出。

22微纖化纖維素潤(rùn)脹性能的分析

纖維潤(rùn)脹指的是纖維細(xì)胞吸收水分后體積發(fā)生膨大的現(xiàn)象。纖維素分子間和分子內(nèi)大量的羥基形成的氫鍵具有強(qiáng)大的結(jié)合力，使纖維素通常不易被普通試劑浸潤(rùn)。NaOHUrea溶液對(duì)玉米芯微晶纖維素預(yù)處理后，纖維之間的氫鍵作用力減弱，分子結(jié)合力變?nèi)?，纖維發(fā)生潤(rùn)脹。利用纖維素在水相環(huán)境中的潤(rùn)脹性能可極大地反映反應(yīng)試劑滲入纖維素結(jié)構(gòu)的能力，纖維的潤(rùn)脹性能可通過(guò)測(cè)定保水值來(lái)表征。圖2為不同預(yù)處理所得微纖化纖維素的保水值。

從圖2可以看到，單純用水進(jìn)行預(yù)處理所得的微纖化纖維素也表現(xiàn)出一定的保水值，但是保水值隨著預(yù)處理時(shí)間的延長(zhǎng)幾乎保持在同一水平。這可能是因?yàn)橛衩仔疚⒕Юw維素顆粒較小，比表面積大，對(duì)水分依然具有很強(qiáng)的吸附作用，所以表現(xiàn)出一定的保水值，但是隨時(shí)間延長(zhǎng)，纖維的潤(rùn)脹作用并不明顯，所以保水值沒(méi)有表現(xiàn)出增大的趨勢(shì)。在0～75 min范圍內(nèi)，隨著預(yù)處理時(shí)間的延長(zhǎng)，采用NaOHUrea混合溶液預(yù)處理所得的微纖化纖維素保水值保持增大的趨勢(shì)。這是由于預(yù)處理過(guò)程N(yùn)aOHUrea溶液對(duì)纖維產(chǎn)生了潤(rùn)脹作用，使得纖維素大分子之間的結(jié)合力變?nèi)?，纖維的保水值才明顯增大?；贜aOHUrea溶液預(yù)處理纖維素，可以實(shí)現(xiàn)纖維素的潤(rùn)脹，是一種有效的預(yù)處理方法。

23微纖化纖維素的形貌分析

利用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)制備的微纖化纖維素進(jìn)行了微觀形貌的表征，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，制備的微纖化纖維素呈棒狀，直徑為5～20 nm，長(zhǎng)度大于200 nm，長(zhǎng)徑比較大，微纖化纖維素之間相互纏繞形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與玉米芯微晶纖維素相比，微纖化纖維素的尺寸變小，長(zhǎng)徑比變大，形貌也更均一，傾向于長(zhǎng)棒狀。玉米芯微晶纖維素形態(tài)各異，以扁平狀居多，直徑達(dá)10 μm以上。經(jīng)過(guò)預(yù)處理結(jié)合植物纖維納米磨漿機(jī)處理，高度潤(rùn)脹軟化后的纖維

素在強(qiáng)大的機(jī)械剪切作用下，纖維分絲帚化，加速了細(xì)小纖維從細(xì)胞壁的剝離，有效地使微晶纖維素尺寸減小，制備出了微纖化纖維素。

24微纖化纖維素的結(jié)晶度表征

利用X射線(xiàn)衍射儀測(cè)定玉米芯微晶纖維素（MCC）和制備的微纖化纖維素（MFC）的結(jié)晶度，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，兩者的XRD曲線(xiàn)基本相同，衍射峰強(qiáng)度略有不同。衍射峰大約在2θ=1624°、1857°、2256°處，這剛好符合纖維素Ⅰ型的衍射特征峰；微纖化纖維素在2θ=2256°處的衍射強(qiáng)度更大，由此可知，玉米芯微晶纖維素經(jīng)NaOHUrea溶液預(yù)處理后結(jié)晶類(lèi)型沒(méi)有發(fā)生變化。通常利用NaOHUrea溶液在-12℃的條件下對(duì)纖維素進(jìn)行溶解，再生后的纖維素為纖維素Ⅱ型。本實(shí)驗(yàn)中微纖化纖維素仍為纖維素Ⅰ型，這可能與設(shè)置溫度有關(guān)，在-4℃的條件下纖維素僅發(fā)生了軟化與潤(rùn)脹作用，并沒(méi)有發(fā)生大量的溶解。利用Segals公式計(jì)算結(jié)晶度，玉米芯微晶纖維素結(jié)晶度為541%，微纖化纖維素的結(jié)晶度為604%。微纖化纖維素的結(jié)晶度較玉米芯微晶纖維素有一定的升高，這可能是預(yù)處理過(guò)程中預(yù)處理液對(duì)原料的無(wú)定形區(qū)產(chǎn)生了一定的破壞作用，經(jīng)機(jī)械處理后產(chǎn)物結(jié)晶區(qū)更規(guī)整，最終導(dǎo)致微纖化纖維素結(jié)晶度升高。

25微纖化纖維素的熱穩(wěn)定性表征

通過(guò)熱重分析儀（TG）對(duì)玉米芯微晶纖維素（MCC）和制備的微纖化纖維素（MFC）進(jìn)行了熱穩(wěn)定性的表征，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，在100℃附近玉米芯微晶纖維素和微纖化纖維素均有約5%的質(zhì)量損失，這是由于隨著溫度的升高，樣品內(nèi)部的水分揮發(fā)。玉米芯微晶纖維素在243℃開(kāi)始發(fā)生降解，而微纖化纖維素在238℃開(kāi)始發(fā)生降解。在預(yù)處理液的作用下纖維素開(kāi)始軟化以及高度潤(rùn)脹，使得表面一些不規(guī)整的結(jié)構(gòu)被破壞。經(jīng)進(jìn)一步的機(jī)械處理后，制備的微纖化纖維素粒子比表面積大大增加，表面裸露的羥基數(shù)量比玉米芯微晶纖維素多，使得微纖化纖維素樣品更易于吸收熱量，加快降解速度。當(dāng)樣品被加熱到500℃以后時(shí)，其殘留量也存在一定的差異，微纖化纖維素的殘留量高于玉米芯微晶纖維素，也進(jìn)一步說(shuō)明經(jīng)NaOHUrea預(yù)處理和機(jī)械處理后制得的微纖化纖維素結(jié)構(gòu)更規(guī)整。

3結(jié)論

采用基于氫氧化鈉尿素（NaOHUrea）混合溶液預(yù)處理結(jié)合植物纖維納米磨漿機(jī)機(jī)械處理的方法，以玉米芯微晶纖維素為原料制備了微纖化纖維素。

（1）該法制備工藝簡(jiǎn)單，預(yù)處理試劑毒性低，微纖化纖維素得率高達(dá)78%。

（2）利用NaOHUrea溶液預(yù)處理纖維素，可以實(shí)現(xiàn)纖維素的潤(rùn)脹，是一種有效的預(yù)處理方法。

（3）制備的微纖化纖維素呈棒狀，微纖化纖維素之間交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。微纖化纖維素的直徑為5～20 nm，長(zhǎng)度大于200 nm。微纖化纖維素為纖維素Ⅰ型，結(jié)晶度較玉米芯微晶纖維素有所上升，結(jié)晶度為604%。微纖化纖維素的熱降解溫度為238℃，熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)良。

參考文獻(xiàn)

[1] Klemm D， Kramer F， Moritz S， et al. Nanocelluloses： A new family of naturebased materials[J]. Angewandte Chemie International Edition， 2011， 50（24）： 5438.

[2] Huang B， Lu Q L， Tang L R. Research progress of nanocellulose manufacture and application[J]. Journal of Forestry Engineering， 2016， 1（5）： 1.

黃彪， 盧麒麟， 唐麗榮. 納米纖維素的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 林業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2016， 1（5）： 1.

[3]Alemdar A， Sain M. Biocomposites from wheat straw nanofibers： morphology， thermal and mechanical properties[J]. Composites Science and Technology， 2008， 68（2）： 557.

[4] Azizi Samir M A S， Alloin F， Sanchez J Y， et al. Preparation of cellulose whiskers reinforced nanocomposites from an organic medium suspension[J]. Macromolecules， 2004， 37（4）： 1386.

[5] Zhu H， Fang Z， Preston C， et al. Transparent paper： fabrications， properties， and device applications[J]. Energy & Environmental Science， 2014， 7（1）： 269.

[6] Metreveli G， Wgberg L， Emmoth E， et al. A SizeExclusion Nanocellulose Filter Paper for Virus Removal[J]. Advanced Healthcare Materials， 2014， 3（10）： 1546.

[7] Tibolla H， Pelissari F M， Menegalli F C. Cellulose nanofibers produced from banana peel by chemical and enzymatic treatment[J]. LWTFood Science and Technology， 2014， 59（2）： 1311.

[8]Le Z W， Ling X L. Progress in Preparation and Application of Nanocellulose[J]. Journal of Chengdu Textile College， 2016（4）： 105.

樂(lè)志文， 凌新龍. 納米纖維素的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 成都紡織高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)， 2016（4）： 105.

[9] Tang L， Huang B， Ou W， et al. Manufacture of cellulose nanocrystals by cation exchange resincatalyzed hydrolysis of cellulose[J]. Bioresource Technology， 2011， 102（23）： 10973.

[10] Li C， Wang Q， Zhao Z K. Acid in ionic liquid： An efficient system for hydrolysis of lignocellulose[J]. Green Chemistry， 2008， 10（2）： 177.

[11] Petersson L， Kvien I， Oksman K. Structure and thermal properties of poly（lactic acid）/cellulose whiskers nanocomposite materials[J]. Composites Science and Technology， 2007， 67（11）： 2535.

[12] Brinchi L， Cotana F， Fortunati E， et al. Production of nanocrystalline cellulose from lignocellulosic biomass： technology and applications[J]. Carbohydrate Polymers， 2013， 94（1）： 154.

[13]Matsuda Y， Hirose M， Ueno K. Super microfibrillated cellulose， process for producing the same， and coated paper and tinted paper using the same： US， 6， 183， 596[P]. 20010206.

[14] Spence K L， Venditti R A， Rojas O J， et al. A comparative study of energy consumption and physical properties of microfibrillated cellulose produced by different processing methods[J]. Cellulose， 2011， 18（4）： 1097.

[15] Cai J， Zhang L. Rapid dissolution of cellulose in LiOH/urea and NaOH/urea aqueous solutions[J]. Macromolecular Bioscience， 2005， 5（6）： 539.

[16] Lyu A， Zhang L N. Advance in Solvents of Cellulose[J]. Acta Polymerica Sinica， 2007（10）： 937.

呂昂， 張俐娜. 纖維素溶劑研究進(jìn)展[J]. 高分子學(xué)報(bào)， 2007（10）： 937.

[17]Segal L， Creely J J， Martin A E， et al. An Empirical Method for Estimating the Degree of Crystallinity of Native Cellulose Using the XRay Diffractometer[J]. Textile Research Journal， 1959， 29（10）： 786.

[18] Wang Q Q， Zhu Q Q， Sun J Z， et al. Controllable Preparation of Cellulose Nanocrystals（CNCs）[J]. Paper Science & Technology， 2016（4）： 1.

王錢(qián)錢(qián)， 朱倩倩， 孫建中， 等. 可控制備納米微晶纖維素[J]. 造紙科學(xué)與技術(shù)， 2016（4）： 1.

[19] Yang J X， Zhang L P， Zuo S L， et al. Production of Cellulose Nanofibers by TEMPO Oxidation Approach[J]. Journal of Northeast Forestry University， 2011， 39（3）： 96.

楊建校， 章麗萍， 左宋林， 等. TEMPO氧化法制備氧化纖維素納米纖維[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2011， 39（3）： 96.

[20] Peng W X， Lin Z， Li N C. Effects of alkali treatment on mechanism of extrusion bonding of eucalyptus wood fiber[J]. Engineering Sciences， 2014， 16（4）： 64

彭萬(wàn)喜， 林芝， 李年存. 堿處理對(duì)桉木纖維擠壓結(jié)合機(jī)理的影響[J]. 中國(guó)工程科學(xué)， 2014， 16（4）： 64.

[21] Ling Z， Chen S， Zhang X， et al. Exploring crystallinestructural variations of cellulose during alkaline pretreatment for enhanced enzymatic hydrolysis[J]. Bioresource Technology， 2017， 224： 611.

Preparation of Microfibrillated Cellulose Based on NaOHUrea Pretreatment

LUO XianxingWANG Xiwen*

（State Key Lab of Pulp and Paper Engineering， South China University of Technology， Guangzhou， Guangdong Province， 510640）

（*Email： wangxw@scuteducn）[JZ）]

Abstract：In order to develop an efficient method for preparing microfibrillated cellulose （MFC）， the microcrystalline cellulose （MCC） of corncob powder was pretreated by NaOHUrea solution， and follwed by mechanical treatment to prepare MFC. The chemical structure， crystallinity， thermostability and microtopography of MFC were characterized by fourier transform infrared spectroscopy （FTIR）， Xray diffraction （XRD）， thermogravimetric （TG）， and field emission scanning electron microscopy （FESEM）. The results showed that the prepared MFC was cellulose Ⅰ type with the yield up to 78%. The crystallinity of MFC was 604%， and increased compared with the MCC. MFC showed excellent thermal stability and the thermal degradation temperature was up to 238℃. MFC was long rodlike with the diameter of 5～20 nm， the length was longer than 200 nm.

Keywords：NaOHUrea solution； pretreatment； microfibrillated cellulose

（責(zé)任編輯：董鳳霞）