1. 研究目的与意义（文献综述）

纤维素是一种绿色的天然高分子，具有稳定性和安全性，对生物体无毒性，具有良好的生物相容性。纤维素膜具有一系列的优良性能，例如高度亲水性、优良渗透性、耐污染性、耐物化性能好、耐高温性好，因此在渗透技术、食品处理、医疗应用等方面都已广泛的应用。纤维素含有较多的羟基，与水有较好的亲和，限制了纤维素膜在水环境下的应用，疏水纤维素膜具有良好的自我洁净、防粘、防污染的功能，能够进一步扩大纤维素膜的应用，最新的研究也证明超疏水表面提高了纤维素膜的耐久性。使材料表面疏水的必要条件是在材料表面形成微粗糙结构以及降低材料表面的自由能。
本次实验目的学习溶解纤维素的方法以及溶解纤维素后再生纤维素膜的方法，探究将纳米二氧化钛涂覆于纤维素膜上形成微纳粗糙结构的方法，以及对膜表面改性降低膜表面自由能的方法，学习疏水纤维素膜的结构表征以及性能测试的方法。
目前在膜表面改性通过对羟基的甲硅烷化、酯化或对羧基的酰胺化，皆能够在纤维素表面引入疏水性基团，从而有效提高纤维素膜材料的疏水性。甲硅烷化研究进展，Gousse（2002）成功对纤维素晶须表面进行硅烷化改性，硅烷基团的引入使得纤维素晶须能够在非极性溶剂中稳定分散。但如果对纤维素晶须表面过度修饰，会破坏其原有的表面形貌。曲萍（2014）采用硅烷偶联剂 KH-570 对纤维素纳米纤丝（CNF）进行表面化学修饰，烷基化使纤维素膜表面羟基减少，降低了纤维素膜表面的亲水性。但修饰后的纤维素结晶度出现不同程度下降。酯化改性研究进展，Rodionova（2011）在甲苯溶剂体系下，利用乙酸酐对纤维素表面进行酯化改性。为避免有机溶剂的大量使用，Karim（ 2012）首次提出
在离子液（ [bmim][PF6]）体系下， 使用乙酸酐、正丁酸酐、异丁酸酐、正己酸酐对 NC 表面进行酯化改性，同时结合液液萃取法对离子液进行回收循环利用。随着接枝上的疏水性基团碳原子数增多，NC膜疏水性逐步提升。Espinoperez（ 2014）利用羧酸类物质对 NC 表面进行化学改性。羧酸类物质不仅可做反应物，同时起到溶剂媒介的作用。此方法避免了有机溶剂的大量使用，同时羧酸类物质可通过回收纯化、循环使用，做到真正的环境友好、可持续性发展。 近年来也有较多的研究。

2. 研究的基本内容与方案

1.研究内容；文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势；

以氢氧化钠/尿素为溶剂溶解纤维素，分散纳米二氧化钛；通过纳米二氧化钛改性纤维素膜使其表面粗糙化，制得疏水纤维素膜；对疏水纤维素膜进行结构表征和性能测试。

2.技术方案与措施；a.用7氢氧化钠/12尿素/81水在温度为-12.8℃溶液溶解纤维素，加入纤维素后高速搅拌，离心后，用合适的方法制得纤维素干膜；b.将适量的纳米二氧化钛溶解于水中形成悬浊液，并加入适量的聚乙烯亚胺做粘接剂，防止纳米二氧化钛在纤维素表面的脱落；c.用合适的方法将所制得的纤维素干膜在二氧化钛悬浊液中实现表面改性，最后干燥，使得二氧化钛在纤维素膜表面形成微粗糙结构；d.用十二烷处理所得表面降低其自由能，增强其疏水能力；e.对所得的疏水纤维素膜进行疏水检测以及sem、tem、xrd、ftir、uv-vis、tg、静态接触角测试仪、拉伸测试等测试技术对材料的形貌、结构与性能进行表征。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献和资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-8周：按照设计方案，制备疏水再生纤维素膜。

第9-12周：采用sem、tem、xrd、ftir、uv-vis、tg、静态接触角测试仪、拉伸测试等测试技术对材料的形貌、结构与性能进行表征。

4. 参考文献（12篇以上）

【1】lu, y., sathasivam, s., song, j., crick, c. r., carmalt, c. j., amp; parkin, i. p. (2015). repellent materials. robust self-cleaning surfaces that function when exposed to either air or oil. science, 347(6226), 1132.

【2】chen, s., li, x., li, y., amp; sun, j. (2015). intumescent flame-retardant and self-healing superhydrophobic coatings on cotton fabric. acs nano, 9(4), 4070-6.

【3】kale, b. m., wiener, j., militky, j., rwawiire, s., mishra, r., amp; jacob, k. i., et al. (2016). coating of cellulose-tio ₂, nanoparticles on cotton fabric for durable photocatalytic self-cleaning and stiffness. carbohydrate polymers, 150, 107.