响应曲面法优化TEMPO诱导氧化预处理工艺制备NFC

采用响应曲面法的Box-Behnken实验设计,考察TEMPO诱导氧化预处理工艺中,TEMPO、NaBr、NaClO的用量对氧化反应时间和氧化程度(NaOH的消耗量)的影响。研究结果表明:随着TEMPO和NaBr用量增加,氧化反应速率加快,反应时间缩短,氧化程度略有减小;随着NaClO的用量增加,氧化反应时间延长,氧化程度与之成线性增加趋势。通过Design-Expert软件在预设目标值的前提下,依据回归模拟方程优化得到了最佳的工艺条件:TEMPO用量0.024 mmol·g-1、NaBr用量2.50 mmol·g-1、NaClO用量7.13 mmol·g-1,在此条件下进行了验证实验,其反应时间为56.76 min,NaOH的消耗量为35.05 mL,与回归方程的预测值非常接近。在优化的工艺条件下,对纤维素进行了TEMPO氧化预处理,然后进行机械法研磨,最终制备得到了纳米纤化纤维素(NFC)。