为实现植物资源的最大化、高值化利用,将科研成果转化为综合教学实验,以天然高分子材料微纤化纤维素为原料,设计了"高性能纤维素膜的制备及其性能表征"的研究型综合实验。采用了一种球磨法与改性剂相结合的机械力-化学法,在常温、无催化剂的条件下,使微纤化纤维素发生酯化反应,并纤丝化为直径更小的酯化纳米纤维素,从而得到了疏水的纤维素薄膜,过程简单且易于控制。所制备的纤维素膜具有优异的机械性能、耐水性及水蒸气阻隔性能。通过该实验,不仅使学生了解源于自然界中的科学前沿、激发其实验热情,还能提升学生的科研和创新能力。 的纤维素纤维的红外谱图后，化学作用与物理机械作用协同本文由全自动缩管机张家港缩管机网站 转载中国知网整理! http://www.suoguanji.name     ，使ＭＦＣ直径进一步减小，以尺寸小到几十纳米的单根纤维形式存在，其平均尺寸大约为４０ｎｍ。图２纤维素纤维的扫描电镜图采用水接触角测试表征纤维素膜的表面性质，结果见图３。ＭＦＣ膜的水接触角为０°维素膜综合实验设计-电动数控滚圆机滚弧机张家港钢管缩管机液压缩管机滚弧机，具有超强的亲水性，这归结于其表面丰富的羟基。未加改性剂球磨的ＮＦＣ，其水接触角为３６．６°±１．１７°，因球磨产生的剪切力使ＭＦＣ进一步纤丝化为尺寸更小的ＮＦＣ，使所制备的膜具有更致密的结构，接触角增大，但仍保持亲水性。酯化后的纤维素纤维，表面的亲水性羟基被部分替代为疏水的基团。酯化的纤维素膜水接触角随着改性剂用量的增大而提高，高达９６°，表现为疏水性。图３纤维素纤维的接触角３．２纤维素膜的机械性能与阻隔性能从图４的数码照片可看出，原始的微纤化纤维素膜是白色且完全不透明的，球磨后的纤维素具有一定的透光性。随着改性剂的加入，纤维素膜表现出极高的透明性。图４纤维素膜分别在干态和湿态下的力学性能图及纤维素膜的数码照片（数码照片以彩色图片为背景拍摄）采用拉伸测试研究了纤维素膜的拉伸性能，结果如图４所示，ＭＦＣ膜力学性能极差，球磨后的纳米纤维素膜拉伸强度从６．９８ＭＰａ±０．６６ＭＰａ提高至５３．４ＭＰａ±７．５５ＭＰａ。经机械力－化学法处理后的纤维素膜，拉伸强度和断裂伸长率上均得到显著的提升，高达１０３ＭＰａ±１０．６５ＭＰａ。这主要归因于ＭＦＣ膜是由簇状的纤维构成，尺寸大、内部结构较松散，而球磨后的纤维素膜由更小尺寸的纤维构成，具有更紧６５邓莎，等：机械力－化学法制备维素膜综合实验设计-电动数控滚圆机滚弧机张家港钢管缩管机液压缩管机滚弧机本文由全自动缩管机张家港缩管机网站 转载中国知网整理! http://www.suoguanji.name