本文介绍了一种新型的纳米级纤维素——微纤化纤维素(MFC),同时对它的制备及性能进行了一系列的研究。微纤维化纤维素(MFC)是在保留天然纤维素原有聚合度的基础上,对纸浆纤维反复进行高强度的均质化处理后所得到的具有纳米尺度的纤维素产品,是一种新型的高度润胀的胶体状纤维素产品。作为一种新型纳米材料,MFC具有十分诱人的商业前景和潜在的应用价值,它可作为涂布剂、稳定剂、胶黏剂、增稠剂、施胶剂、药物赋型剂等,因此在食品、药剂、涂料、化妆品、电子产品等领域都拥有相当广阔的应用潜力。本研究的切入点为将MFC作为涂布液用于纸张涂布,另外,因为MFC安全、环保、无污染,同时MFC纤维可以与纸张纤维形成强烈的氢键作用,作为涂布液可以牢固附着在纸基表面,因此可以将MFC涂布纸用于某些食品的外包装材料,实现包装材料的绿色化。本研究中以漂白硫酸盐阔叶木浆为原材料,首先用PFI磨进行预处理前的磨浆；然后总结比较了几种预处理方式(机械法、化学法、生物法、化学机械结合法等)的优缺点并选择了一种最优的化学氧化预处理的方法—-TEMPO/NaClO/NaBr氧化系统处理；最后用高压均质机进行高压均质处理得到最终产物MFC。同时通过扫描电镜、红外光谱等仪器对MFC的性能进行了表征,并且研究了化学氧化条件、均质化条件对于MFC粒径、保水值等性能及MFC涂布纸相关性能的影响。研究结果表明：当PFI磨转速为5000转进行浆料前期处理,化学氧化条件调节为：TEMPO:NaBr=1:10, TEMPO用量为0.75%,NaBr用量为7.5%,NaCIO用量为60%,NaOH用量为3%(相对于绝干浆样),均质化压力调节为50～60MPa,均质化次数调节为20次时,可制备出性能较好的MFC；该工艺下制得的MFC粒径大约为40nm左右,其表面电荷密度为1689μeq/g,其保水值可达1700%；该制备条件下的MFC涂布纸板强度指标和阻气性能明显提高：抗张指数提高约18.4%,耐破指数提高约401%,耐折度增幅约为106.9%,透气度大约降低三个数量级(由原纸的5.316um/Pa·s降低到0.0075um/Pa·s)。此外,本文还对MFC与虫胶复配用于纸张涂布后对纸张增强效果的研究。结果表明,将MFC与虫胶混合(MFC做底层、虫胶做面层)涂布于纸张表面比MFC单独涂布时纸张的阻隔性能有了显著的提高：透气度由原纸的5.95um/Pa·s降至涂布纸的0.0002um/Pa·s(大约降低四个数量级)；水蒸气透过量也由原纸的1752g/m2·24h降至涂布纸的74g/m2·24h(大约降低两个数量级)；同时,涂布纸机械性能也有了相应提高。
