纳米结晶纤维素的常见制备方法及其改性应用

纳米结晶纤维素作为一种天然、可再生、无污染的高分子材料,其突出的理化性能和可生物降解性等在功能材料领域有着广阔的应用前景。对于纳米结晶纤维素的相关研究主要集中在制备、表面改性和应用方面,本文从上述三个方面综述了纳米结晶纤维素的研究现状,并对其进一步的研究趋势和发展方向进行了展望。     

纳米纤维素的制备及其在Pickering乳液中的应用研究进展

纤维素作为自然界中来源最广泛的高分子聚合物,对生态可持续发展和资源再利用具有重要意义。天然纤维素精细化处理后可得到纳米纤维素,其具有高长径比、高比表面积、高结晶度、轻质、机械强度好、可降解、可再生和生物相容性好等特点,是一种具有广泛应用前景的新型纳米材料。概述纳米纤维素的分类及主要制备方法,简要介绍天然、改性和功能性掺杂纳米纤维素在Pickering乳液中的应用,并对其稳定的Pickering乳液在食品工程、生物医药和材料工程方面的应用进行介绍,以期为纳米纤维素制备及其在Pickering乳液中的应用提供研究思路。     

纳米纤维素基血液接触性材料研究进展

纳米纤维素是在某一尺度上具有纳米级的纤维素材料,其具有优异的力学性能和良好的生物相容性,在血液接触性材料领域得到了迅速的发展。纳米纤维素材料具有可控的血液相容性,作为抗凝血材料和促凝血材料具有广泛的应用前景。本文讨论了纳米纤维素基血液接触性材料的制备方法,总结了其在抗凝血与促凝血中的应用,并就其未来应用进行了展望。     

基于纳米纤维素的电催化与储能材料的研究进展

纳米纤维素是由植物纤维或细菌制备的新型生物质纳米材料,具有高比表面积、优异的物理化学性能、良好的生物相容性。由于纳米纤维素的诸多优点,可发展其在电催化及储能材料中的应用。本文主要介绍了不同种类纳米纤维素的制备方法,以及纳米纤维素基复合材料在电催化与储能材料中的研究进展,并对其应用前景进行了讨论。     

纳米纤维素基气凝胶的制备及其吸附分离应用研究进展

纤维素基功能材料的产业化是传统造纸行业转型升级的重要发展方向。纳米纤维素基气凝胶是一种基于纳米纤维素制备而成的轻质固体材料,具有孔隙率高、比表面积大、低密度和可生物降解等优点,在吸附分离领域有广泛的应用。本文对纳米纤维素基气凝胶的制备方法进行了总结,探讨了制备过程对纳米纤维素基气凝胶结构的影响,综述了纳米纤维素基气凝胶在吸附分离领域中的应用进展,并展望了其应用前景。     

纳米纤维素增强树脂基复合材料的研究进展

纳米纤维素作为一种绿色环保、可再生的新型功能高分子纳米材料,由于其具有密度低、比表面积大、刚性大等诸多优点,近些年来被广泛应用于树脂材料增强领域。本文首先介绍了纳米纤维素的种类及特性并例举了其在国内外几类常见树脂增强领域中的应用研究进展,其次探讨了纳米纤维素增强复合材料制备的关键因素,为纳米纤维素在相关领域的进一步应用和发展提供了参考,最后展望了纳米纤维素作为树脂增强材料的发展前景。     

超级电容器中纳米纤维素基电极的研究进展

纳米纤维素机械强度高、密度低且表面含有可化学改性的羟基官能团,可作为组装高性能超级电容器电极的优选材料。本文综述了纳米纤维素与导电聚合物、过渡金属氧化物等活性材料制备超级电容器软材料和碳基复合电极的机理,对冷冻干燥、碳化、原位聚合、过滤、涂覆等组装方法进行了详细讨论,并对纳米纤维素基电极的机械性能和电化学性能进行了对比和分析。最后,对纳米纤维素基电极在超级电容器中的应用前景进行了展望。     

纳米纤维素的制备及其在水凝胶领域的应用研究进展

纳米纤维素基水凝胶是一类将纳米纤维素和高分子聚合物有机结合的复合水凝胶,具有优异的吸水性、保水性,良好的力学性能、生物相容性和生物降解性,已被证明是具有广泛应用前景的功能性高分子材料。本文主要综述了纳米纤维素制备方法（如物理机械法、化学法、生物法和混合法）、纳米纤维素基水凝胶常用制备方法（包括物理交联法和化学交联法）及其应用领域（如食品包装、生物医药、污水处理和能源电子等）;最后通过对现有研究归纳总结,探讨当前影响纳米纤维素基水凝胶发展的主要问题,从性能、改性方法和应用领域等方面对纳米纤维素基水凝胶研究发展进行展望,以期为新型纳米纤维素基水凝胶的快速发展提供参考。     

基于纳米纤维素的柔性导电材料研究进展

纳米纤维素是一种从纤维素中分离获得的纳米级材料,具有优异的光学性能、力学性能以及反应活性,在导电材料的制备领域具有广阔的应用前景。本文简要介绍了基于纳米纤维素的柔性导电材料的制备原理,对利用不同导电介质制备获得的柔性导电材料进行了总结,并针对纳米纤维素基柔性导电材料的后续研究做了进一步展望。     

制备纳米纤维素基复合相变材料的研究进展

相变储能是解决目前能源短缺的一种有效方式,相变材料（PCM）在相变过程中具有较大的储热容量,并在接近恒温的状态下具有潜在的热能存储能力。纳米纤维素是一种具有纳米级尺寸、较高热稳定性、丰富的亲水性羟基和表面活性位点的材料,作为复合相变材料的基材具有广泛的应用前景。本研究针对相变材料在相变过程中易泄漏和形状不稳定等问题,围绕纳米纤维素在复合相变材料中的作用,综述了纳米纤维素基气凝胶、纳米纤维素基微胶囊和其他纳米纤维素基复合相变材料的制备方法,展望了纳米纤维素基复合相变材料未来的研究方向。     

纳米甘薯渣纤维素对高脂膳食大鼠肠道内环境及形态的影响

目的：探讨纳米甘薯渣纤维素对高脂膳食大鼠肠道内环境及形态的影响。方法：选用40 只Sprague-Dawley（SD）成年雄性大鼠随机分为5 组,其中1 组大鼠喂食基础饲料（正常组）,另外4 组大鼠喂食高脂饲料和添加不同粒度甘薯渣纤维素的高脂饲料,分为对照组、普通甘薯渣纤维素组（OC组）、微晶甘薯渣纤维素组（MCC组）和纳米甘薯渣纤维素组（CNC组）,实验期28 d后解剖,测定大鼠采食量、体质量、盲肠组织和盲肠内容物相关指标、粪便干质量、小肠液干质量和总胆汁酸含量、小肠形态等。结果：纳米甘薯渣纤维素可以显著降低高脂膳食大鼠体质量和盲肠游离氨含量,显著升高盲肠组织各项指标、盲肠内容物短链脂肪酸含量、pH值以及小肠液总胆汁酸含量（P＜0.05）,同时具有增加小肠绒毛长度及肌层厚度的作用。结论：随着甘薯渣纤维素粒度的减小,其对肠道内环境及形态作用愈加明显,说明纳米甘薯渣纤维素能有效降低SD雄性大鼠体质量,提高其肠道健康。     

Natural Polysaccharide: Modification and Application

Natural polysaccharides are synthetic macromolecules located in the cell wall and intracellular, intercellular, and secretory cells. These are essential components of life activities. Cellulose and its derivatives, chitosan, alginic acid, starch, and other natural polymer materials that exist in nature are polysaccharides. This article briefly reviews the structure and sources of several natural polysaccharides, focusing on the modification design strategies of polysaccharides such as graft polymerization, oxidation, etherification, and esterification on cellulose (mainly cellulose nanocrystals, CNC), chitosan (CTS), and other polysaccharides and derivatives in the fields of biomass energy, composite materials, wastewater treatment, and biomedicine. Based on the theory of modification and application of polysaccharides at the present stage, future research goals and modification strategy design are prospected.     

高频超声波及其在食品工业中的降解改性研究进展

超声波根据频率的不同可以分为低频超声波和高频超声波两类。高频超声波相比于低频超声波,其空化效应有所不同。高频超声波能产生大量活性自由基,有独特的降解改性效果,在食品工业中有很大的应用潜力。但目前对于这一方面的应用研究还没有系统的总结。本文简要综述了超声波的作用原理,并扩充了高频超声波在分子降解改性领域中的应用。由高频超声波的作用机理出发,综述了目前国内外食品领域中高频超声波降解改性不同物质的研究进展及其优势。高频超声波技术不仅能对分子产生降解效果,对分子中的一些基团及其性质也有一定改性效果。同时,将高频超声波对多聚物分子降解改性机理方面的研究进行了归纳整理,以期为高频超声波在大分子物质降解改性方面的应用提供理论基础。     

纤维素基吸附材料的研究进展

对天然纤维素进行酯化、醚化及接枝共聚等改性可制得纤维素基吸附材料,其可吸水、吸油、吸附重金属离子和有机物等,是一种新型功能性高分子材料,具有重要的应用价值。文章主要介绍了近年来纤维素基吸附材料的研究现状,展望了纤维素基吸附材料的发展前景。     

玉米秸秆木质素的提取工艺优化及表征

应用碱溶-醇沉-酸析方法提取玉米秸秆木质素,Box-Behnken试验优化工艺条件为NaOH溶液浓度2.40 mol/L、反应时间3.10 h、提取温度74 ℃,木质素的提取率达到69.71%。经热重、傅里叶变换红外光谱和紫外-可见吸收光谱结构分析表明,木质素在130～500 ℃内发生热分解反应,部分官能团发生交联后具有很高的热稳定性,最大紫外吸收峰位于282 nm波长处,存在较多的化学活性基团。所得木质素因其化学活性高,可通过分子设计改性形成高分子材料,从而为玉米秸秆的资源化利用提供新途径。     

Modification of Cellulose by Hydrophobic Long-chain Molecules: Advances and Prospects

Cellulose, a natural polymer material with abundant natural sources, is non-toxic, renewable, and biodegradable, making it one of the most promising green materials. Its inherent hydrophilicity dramatically limits the development and application of cellulose products. Hydrophobic modification can significantly change cellulose properties and endow it with additional functions depending on the types of modifying molecules. Controlled modification of cellulose by long-chain hydrophobic molecules is challenging. Significant advances took advantage of new reaction systems and copolymerization. This paper reviews recent innovations in long-chain cellulose hydrophobic modification. A brief value-adding assessment provides a reference for green changes of cellulose to make it fit for future applications.     

低血糖指数原料与谷朊粉复配对面团流变学特性的影响

将不同量的低血糖指数（glycemic index,GI）原料（魔芋精粉、微晶纤维素、高直链玉米淀粉）与谷朊粉复配添加到小麦面粉中并混合均匀,研究其对面团粉质特性及拉伸特性的影响。结果表明：魔芋精粉有助于提高混合粉的综合指标,改善混合粉的粉质特性和拉伸特性;微晶纤维素使面团的粉质指标和拉伸指标下降,降低了面团的品质,其添加量应该控制在9%以内;高直链淀粉的加入使混合粉的粉质特性变差,其添加量为6%～9%时,面团的拉伸特性较好;谷朊粉能改善面团的粉质特性和拉伸特性,但添加量不宜过多,应控制在4%～6%之间。     

Preparation and Properties of Cellulose Nanomaterials

Cellulose is the most abundant biomass material in nature and it is mainly extracted from natural or lignocellulosic fibers. After purification, cellulose fibers exhibit two interesting features for their further transformation into nanomaterials: a hierarchical and multi-level strcture, and a semicrystalline microstructure. Different forms of cellulose nanomaterials, resulting from a top-down deconstructing strategy (cellulose nanocrystals (CNCs), cellulose nanofibrils (CNFs)) or bottom-up strategy (bacterial cellulose (BC)) can be prepared. Multiple mechanical shearing actions applied to cellulosic fibers release more or less the nanofibrils individually. A controlled strong acid hydrolysis treatment can be applied to cellulosic fibers allowing dissolution of non-crystalline domains. Such cellulose nanomaterials have been the focus of an exponentially increasing number of works or reviews devoted to understand such materials and their applications. They have a high potential for an emerging industry. In the nanoscale, cellulose exhibits specific properties broadening the applications of this naturally occurring polymer. An overview of existing methods for the preparation of cellulose nanomaterials and their specific properties that outperform and contrast with cellulose in the microscale is proposed.     

丁二酸纤维素酯合成过程取代度的预测模型

为了有效监控丁二酸纤维素酯的合成过程中产物取代度（degree of substitution,DS）变化,研究丁二酸纤维素酯均相合成的反应参数（反应时间、反应温度和丁二酸酐/纤维素物质的量比）对产物取代度的变化趋势,探索纤维素酯合成中主要参数的影响,并建立了产物DS预测模型,即：DS = h× ln（1＋k0×e－i/T ×R×t）。结果表明：在本实验条件下,该模型可有效预测反应过程中丁二酸纤维素酯的DS变化（R2 = 0.945 4）,它可为纤维素酯化反应合成丁二酸纤维素酯的生产实践提供很好的指导。