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纤维素是自然界中最丰富的具有生物降解性的高分子材料。随着资源的严重匮乏和人们对环保的日益重视,有效利用这种价廉物丰的绿色可再生资源,利用新技术在微观领域对纤维素分子及晶须进行重新组装和改性,开发出具有优异性能的新型精细化工产品并研究其应用,具有极其重要的意义。纳米纤维素按其形貌可分为球形纳米纤维素、须状纳米纤维素和纤维状纳米纤维素纤维三类。须状纳米纤维素(纳米纤维素晶须,NCW)长度为10～1000 nm,横截面尺寸只有5～20 nm,长度与横截面尺寸之比(长径比)为5～100,其结晶度高、亲水性强,具有特殊的流变性和机械性能,并且具有生物相容性和生物可降解性,可作为增强剂制备环保型纳米复合材料。研究表明Fe 2?、Fe 3?、Ca 2?、Cu 2?等金属离子能有效促进纤维素的酸水解过程,本论文创新性的采用金属离子盐作为助催化剂来水解纤维素制备NCW,研究了反应温度、时间、助催化剂种类及添加量等对NCW结构及性能的影响规律。选择了以CuSO4作为水解助催化剂,并且以水解液中葡萄糖浓度与时间的关系建立了添加CuSO4前后的水解动力学模型,根据动力学常数的变化证明了CuSO4对水解反应有着促进作用。得到制备尺寸分布均匀的NCW的最佳工艺条件为:反应温度为50℃、反应时间为120min、催化剂投入量为m(CuSO4)/m(纤维素)=1%,超声波分散时间为20min。NCW对于脱脂棉的产率达58% ,粒子的长径比为20～50,NCW膜最高峰为27.95nm。结果证明,加入了硫酸铜之后,缩短了反应时间,提高了反应效率和产率。产物的颗粒直径减小,纳米纤维素晶须的形貌得到改善。将制备得到的NCW作为增强剂加入到水性聚氨酯分散体(WPU)中,制备得到WPU/NCW的纳米复合物。对复合物的结构、形貌和机械性能进行测试分析,发现NCW与WPU具有良好的相容性,适量的NCW对WPU具有很好的增强作用,当m(NCW)/m(WPU)=0.8%时,复合膜的断裂伸长率和应力比纯WPU膜增加了28.82%和15.06%。