纳米纤维素制备的研究进展

近年来,资源与环境问题越来越受到人们的关注。开发利用可再生资源以替代煤、石油等化石资源成为必然的趋势。天然纤维是自然界中分布最广的可再生的生物高分子物质。由其制备得到的纳米纤维素是一种绿色、环境友好的纳米材料,具有一些独特的性能,如可再生、可生物降解及良好的机械性能等。纳米纤维素的制备研究对新型材料的发展具有重要的意义。本文介绍纳米纤维素的制备方法及研究进展。     

纤维素纳米晶体虹彩膜的制备

纤维素纳米晶体（CNC）可形成具有虹彩现象的膜材料,但低强度降低了其光学应用价值。本研究以漂白阔叶木溶解浆为原料,采用硫酸法制得棒状CNC;以一级棉浆为原料,采用TEMPO氧化配合高压均质化处理制得长丝状纤维素纳米纤丝（NFC）。然后共混CNC和NFC制得具有较高抗张强度的共混虹彩膜。研究结果表明,当NFC与CNC配比为1∶1~2∶1时,NFC-CNC共混虹彩膜的抗张强度达到最佳值;且NFC-CNC共混虹彩膜的热稳定性优于纯CNC膜和纯NFC膜。     

甲酸水解法清洁制备纳米纤维素及其功能性应用和展望

纳米纤维素是一种绿色可再生的生物基纳米材料,由于其特殊的物化性质备受学术界和工业界的广泛关注。清洁高效的纳米纤维素制备方法的建立对实现其规模化生产和商业化应用尤为重要。本文主要综述了甲酸水解法清洁制备纳米纤维素的研究进展。与传统的无机强酸水解法相比,甲酸水解法制备纳米纤维素的主要优点包括：甲酸易回收和回用,可确保整个制备过程的清洁;甲酸在水解纤维素的同时,也与纤维素表面羟基发生反应,从而在纤维素表面引入酯基,同步实现纳米纤维素的制备与表面改性;通过反应条件的控制,可实现纳米纤维素形貌和性质的可控制备。此外,本文还概括介绍了甲酸水解法制备的纳米纤维素的功能性应用和展望。由于其特殊的表面性质,甲酸水解法制备的纳米纤维素在构建异质膜器件、Pickering乳液,以及橡胶和塑料复合材料加填等领域具有广阔的应用前景。     

不同形态纳米纤维素的制备方法研究进展

纳米纤维素是某一维度上为纳米尺寸的一种高分子聚合物,具有出色的可降解性、热稳定性、生物可相容性等优异特性,受到学者们的广泛关注.纳米纤维素的形态对其结构、性能具有重要影响.该文总结了4种不同形态的纳米纤维素[纳米纤维素晶(cellulose nanocrystal,CNC)、纤维素纳米纤丝(cellulose nano...     

纤维素纳米化处理技术研究现状

纳米纤维素因具有可再生、易改性以及优异的机械性能,在众多领域具有广阔的应用前景。植物来源的纳米纤维素主要包括纤维素纳米晶体和纤维素纳米纤维,本文主要介绍了以农副产品为原料的纤维素纳米化处理技术及其分类,包括制备纤维素纳米晶体的经典无机酸水解法以及有机酸水解法、低共熔溶剂法和离子液体法等新型制备方法。此外,还介绍了制备纤维素纳米纤维常用的预处理手段和制备方法,预处理方法包括以2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基氧化为代表的氧化法预处理以及酶法预处理;制备方法包括高压均质、精细研磨、高强度超声和高压微射流等技术。最后,对现行纤维素纳米化处理技术中存在的问题进行综合分析,并探讨了其未来研究需求,以期为纳米纤维素的绿色高效生产提供理论参考。     

纤维素纳米晶体的绿色可持续制备

纤维素纳米晶体（Cellulose Nanocrystals, CNC）是由天然纤维素经过化学或者物理处理而获得的一种纳米材料,因其独特、优异的物理和化学性质在生物医学、电子器件等领域受到了广泛关注。近年来,CNC的绿色可持续制备得到了广泛研究。本文首先简单介绍了制备CNC的传统方法,指出了各自的优缺点,尤其是其对环境的友好程度;然后进一步重点介绍了近几年发展的绿色可持续制备CNC的新方法,主要包括有机酸水解法、固体酸水解法、亚临界水解法、离子液体处理、低共熔溶剂处理、氧化降解法以及电子束辐射法等;最后展望了CNC未来的研究方向。     

阳离子化纤维素纳米纤丝的制备技术及应用进展

对阳离子化纤维素纳米纤丝（C-CNF）的制备工艺进行了详细介绍,重点分析了醚化法、接枝共聚法和静电耦合法3种纤维素阳离子化预处理技术的反应原理和研究进展,以期为C-CNF的高效制备提供借鉴。此外,还介绍了C-CNF在制浆造纸、生物医药和染料吸附领域的应用情况。     

纳米纤维素作为药物载体的研究进展

药物载体(Drug Delivery)通常由高分子纳米材料构成,可以控制药物释放速率,实现药物靶向运输功能.纳米纤维素具有良好的生物相容性、低毒性和可降解性等优良性能,可作为一种理想的新型药物载体材料.本文总结了近几年纤维素纳米晶体、纤维素纳米纤丝、细菌纤维素等作为药物载体的研究进展,并对其与药物分子的结合方式做了简单...     

无机盐电解质对纳米纤维素流变性能的影响

本课题研究了不同阴阳离子的无机盐电解质对纳米纤维素悬浮液流变性能的影响。结果表明,纤维素纳米纤丝（CNF）和纤维素纳米晶体（CNC）悬浮液具有“剪切稀化”行为,剪切速率由0.01 s^-1增加到1000 s^-1时,悬浮液黏度从1000 Pa·s持续降至0.1 Pa·s。纳米纤维素悬浮液中添加不同价态的金属盐NaCl、MgCl₂、AlCl₃、Na₂CO₃和Na₃PO₄,随着金属盐添加量从0.001 mol/L增加到0.5 mol/L,纳米纤维素表面的双电层被破坏,静电排斥力减弱,使纳米纤维素颗粒沉积聚集,纳米纤维素悬浮液出现凝胶化现象。此外,随着阳离子强度的增加凝胶化越来越明显,悬浮液黏度增大,储能模量和损耗模量也随之增加。相反,受金属离子“静电排斥效应”的影响,随着阴离子强度的增加悬浮液黏度和模量变化不大,阴离子对纳米纤维素表面形成的双电层结构没有明显的破坏,无法明显降低纳米纤维素之间的作用。因而,阴离子强度的增加对纳米纤维素悬浮液凝胶化作用不明显。     

纤维素纳米纤丝的制备和改性研究进展

近年来,纤维素纳米纤丝(CNF)因其独特的物理化学性能受到了广泛关注。当前,CNF主要采用化学或酶处理等方法对纤维进行预处理,再通过机械法对预处理后的纤维进行机械处理而得到。随着人们环保意识的日渐增强,可回收的有机酸水解法,低共熔溶剂预处理结合机械法制备CNF等已成为CNF制备领域的研究热点。本文综述了CNF的制备和改性研究进展,总结了CNF在制备和改性过程中存在的问题。此外,讨论了不同制备方法的优缺点,并介绍了环保、高效的CNF制备方法及其最新的应用领域。     

纳米纤维素的制备及应用

介绍了机械法制备微纤化纤维素(MFC)和化学法、生物法制备纳米微晶纤维素(NCC)及纳米纤维素在制浆造纸领域的潜在应用,并对纳米纤维素未来研究重点进行了总结。     

Comparable Characterization of Nanocellulose Extracted from Bleached Softwood and Hardwood Pulps

In this study, the characteristics of nanocellulose extracted from bleached softwood and hardwood pulps by formic acid hydrolysis followed by TEMPO-mediated oxidation were compared using transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM), Fourier transform infrared analysis (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), and thermal gravimetric analysis (TGA). The experimental results showed that the nanocellulose products derived from spruce pulp exhibited a relatively larger particle size, higher crystallinity, and higher thermal stability, compared with the corresponding products obtained from aspen pulp under the same conditions. Furthermore, the study helped establish that the properties of the nanocellulose products were highly dependent on the nature of the starting materials under identical processing conditions.     

纳米纤维素制备及产业化研究进展

纳米纤维素因其高强、轻质、可再生及可生物降解等特性而备受关注,其应用与推广有助于缓解人类在资源环境和健康安全等方面长期存在的困扰。纳米纤维素产品主要包含纤维素纳米晶体（CNC）和纤维素纳米纤丝（CNF）。本文详细综述了纳米纤维素在制备与干燥方面的最新研究进展,对比了其优缺点,重点介绍了已有或潜在具有工业化前景的生产方式,如制备CNC的有机酸/固体酸法、新型溶剂法（DES）、美国高附加值制浆法（AVAP）,制备CNF的新型预处理法中的酶水解、有机酸、DES预处理法以及喷雾干燥法等。同时介绍了纳米纤维素的商业生产和应用的现状,分析并展望了其未来研发需求,以期为纳米纤维素的绿色规模化制备及商业化应用提供借鉴。     

Progress in Nanocellulose Preparation and Application

Nanocellulose is a biodegradable, renewable, nonmeltable polymeric material that is insoluble in most solvents due to hydrogen bonding and crystallinity. Nanocellulose has attracted considerable attention in recent decades owing to its environmental friendliness, wide availability, good biocompatibility, high crystallinity, and high Young’s modulus. This review presents the recent achievements in preparation and applications of nanocellulose, including a discussion of the advantages and disadvantages of various preparation methods and a summary of the applications of nanocellulose in composite materials research. Finally, we examine the mounting evidence of more widespread potential applications of nanocellulose.     

Industrialization Progress of Nanocellulose in China

Nanocellulose, a kind of cellulose with nanometer sizes, has drawn great interest in the pulp and paper industry due to its unique structure and excellent performance. It can be divided into five categories: nanocrystalline cellulose (NCC), nanofibrillated cellulose (NFC), bacterial cellulose (BC), electrospun cellulose nanofibers (ESC), and precipitation regenerated cellulose nanofibers (PRC). In this paper, we reviewed the industrialization progress of nanocellulose in China. Furthermore, we proposed that efficient and environmentally friendly preparation methods and high value utilization would be the focus of nanocellulose development.     

一锅法制备纳米纤维素及其性能研究

采用一种操作简单、绿色环保的以对甲苯磺酸为催化剂对竹纤维进行水热处理制备纳米纤维素(NCC)的方法.考察了反应时间、反应温度和超声作用对纳米纤维素得率和性能的影响.结果 表明,在反应温度110℃、反应时间45 min、超声时间120 min的条件下,纳米纤维素得率最高.     

工业大麻秆纳米纤维素的制备

为实现工业大麻秆的高附加值利用,本研究以工业大麻秆为原料,通过测定化学组分,表明其高纤维素含量（41.45%）的基本特性,证实其制备纳米纤维素的可能性。采用TEMPO-NaBr-NaClO催化氧化体系配合超声制备了氧化纳米纤维素（TCNF）,并研究其在制备过程中各阶段的形貌、化学结构、结晶度及热稳定性。结果表明,以工业大麻秆为原料制备的TCNF,其直径均匀分布在3～6 nm,保留了纤维素典型的Ⅰ型结构,结晶度为50.8%,具有较好的热稳定性。     

低共熔溶剂在纳米纤维素制备中的应用和研究进展

低共熔溶剂(DES)是由氢键供体和氢键受体混合而成的具有低熔点的混合物,作为一种绿色溶剂,DES在化学、材料、生物催化和生物质精炼等领域有着广泛的应用前景。由于DES可以使纤维素润胀,并减弱纤维素分子链之间的氢键结合,所以DES可以被应用于纳米纤维素的制备。而且DES容易回收和回用,可以使纳米纤维素的制备过程清洁、无污染。本文综述了DES法制备纳米纤维素的原理、工艺和研究进展,并讨论了DES法制备纳米纤维素需要注意的问题。