石油等能源日益减少,砍伐树木和开采石油在某种程度上又会引起生态环境的破坏。由于当前我国木材资源的匮乏,而非木材资源却产量巨大并且可再生,所以非木材资源的开发与利用已逐步成为解决资源、能源与环境问题的重要举措。纤维素作为一种线状高分子化合物,可以从植物纤维原料中分离提取。而对于纤维素制备纳晶纤维素以及纳晶纤维素的改性应用已成为国内外相关科研工作者研究的热点。本文以玉米秸秆、麦草和竹子等非木材纤维为原料,结合传统的制浆造纸的相关技术,逐步从纤维原料中提取出纯度较高的纤维素,然后使用化学法结合超声波技术制备出纳晶纤维素。不同的非木材纤维原料的性质等有差异性,因此对于不同的来源的纤维素,其制备纳晶纤维素的条件及后续的相关性能表征都有所不同。此外,非木材纤维原料中存在着木素、半纤维素和纤维素等,而这些成分都可以被酸试剂降解,从而影响酸水解纤维素制备NCC的效率。因此,化学法中的酸水解法制备纳晶纤维素之前的的预处理分离手段至关重要。对于预处理工序,可以由制浆、漂白及纤维素纯化等步骤组成。制浆阶段可以由传统的硫酸盐法和乙醇法制浆技术先除去一部分半纤维素和木素,再经过绿色漂白技术——TCF漂白及氯漂进一步去除木素和半纤维素,最后经纤维素纯化阶段提取出纯度较高的纤维素。对于以玉米秸秆纤维素为原料的制备纳晶纤维素最优条件上,酸A水解制备纳晶纤维素的最佳水解条件为:酸A浓度65%,酸水解时间2.5h,酸水解温度55℃,液比1:60。混合酸水解制备纳晶纤维素的最佳条件为:酸水解时间2h,酸水解温度45℃,液比1:20。并且结合扫描电镜图分析可知其为团聚在一起的类似于球状的纳米颗粒组成,粒径在1-100nm。由XRD测试分析得出其结晶度为69.32%。属于纤维素Ⅰ型。对于以麦草纤维素为原料制备的纳晶纤维素,酸A制备以麦草纤维素为原料的最佳条件为:酸A浓度65%,酸水解时间3.5h,酸水解温度55℃,液比1:30;酸B水解麦草纤维素制备纳晶纤维素的最优条件为:酸B浓度64%,酸水解时间3.5h,酸水解温度45℃,液比1:20。混合酸水解麦草纤维素制备纳晶纤维素的最佳条件为:酸水解时间2h,酸水解温度45℃,液比1:20。由XRD分析可知:其结晶度比麦草原料提高了28%左右。而对于竹纤维制备的纳晶纤维素,混合酸水解制备纳晶纤维素的最佳条件为:酸水解时间为3h,酸水解温度为45℃,液比1:20。酸A水解竹基纤维素制备纳晶纤维素的最佳条件为:酸A浓度65%,酸水解时间3h,酸水解温度55℃,液比1:30。扫描电镜分析得出竹子NCC外观形貌为由许多团聚在一起的极小的NCC组成的薄膜状。热重分析得出,竹子纤维制备的纳晶纤维素其热稳定性较原料提高约130℃,并且其结晶度较竹子原料经预处理得到的竹纤维素提高了10%左右。