随着煤、石油、天然气三大不可再生资源的日益消耗,可再生、可降解的生物质资源的合理开发利用受到广泛关注。纤维素作为自然界中一种丰富生物质资源,其有效应用能够缓解由三大化石能源日渐枯竭所引起的能源危机。为合理开发玉米苞叶生物质资源,本文首先综述了玉米苞叶的研究概况、玉米苞叶纤维的提取工艺和纤维素纳米晶须的制备方法及其在增强材料、电学材料、医学材料等研究领域的运用。在现有玉米苞叶的基础上,运用化学法提取制备玉米苞叶纤维,并以TEMPO选择性氧化法合成玉米苞叶纤维素纳米晶须。本文的主要研究内容包括:(1)较为系统地表征了玉米苞叶的基本结构性能。通过对玉米苞叶厚度、纵横向抗拉强度、化学成分、红外光谱、表面和截面形态以及结晶度等测试分析得:玉米苞叶厚度随玉米苞叶层数由外至内逐渐降低;纵横向抗拉强度也呈相同趋势,纵向抗拉强度为横向抗拉强度的6-10倍;主要含有纤维素、半纤维素、木质素、水溶物、果胶物质、脂蜡质几种化学成分,半纤维素含量较高,纤维素含量略低;其表面不光滑,存在随机分布孔洞,内部单纤维截面形状不规则,有不规则中腔;结晶度较低,为26.65%。(2)玉米苞叶纤维提取工艺的优化及制得玉米苞叶纤维的表征。分析煮练工艺中的化学试剂的浓度和反应时间对于制得率的影响,获得最佳煮练工艺。另对最佳工艺制得的玉米苞叶纤维进行包括化学成分分析、红外光谱测试、表面形态测试以及结晶度测试,并与玉米苞叶的结构性能分析对比得:玉米苞叶纤维具有更高的纤维素含量,半纤维素、木质素等化学成分的含量存在不同程度的降低;纵向表面光滑平整,大量胶质得到有效去除;结晶度较玉米苞叶高出近一倍,达50.55%。(3)玉米苞叶纤维素纳米晶须的制备。以最佳工艺制得的玉米苞叶纤维为原料,采用TEMPO选择性氧化法制备玉米苞叶纤维素纳米晶须,对其进行包括原子力学显微镜测试、透射电子显微学测试、红外光谱测试、结晶度测试以及热重分析测试,并与玉米苞叶及玉米苞叶纤维的结构性能进行综合对比得:玉米苞叶纤维素纳米晶须呈针状,平均长度为86.48nm,平均直径为6.90nm;主要含有纤维素、半纤维素两种化学组分;由于在TEMPO选择性氧化过程中未破坏纤维素晶型,玉米苞叶纤维素纳米晶须仍呈现出纤维素Ⅰ晶型,结晶度为53.86%;起始降解温度为200℃,当温度达到310℃时热稳定性趋于稳定。本文以丰富的农业副产品玉米苞叶为原料,成功提取纤维素并以TEMPO法制备了玉米苞叶纤维素纳米晶须,为天然纤维素纳米晶须的制备提供了一定的理论与试验基础,为综合利用丰富农业副产品资源提供了新途径。