纤维素纳米纤丝增强聚合物纳米复合材料的研究进展

纤维素纳米纤丝具有优异的力学性能和天然的纳米网状结构,在其增强的聚合物复合材料中发挥了重要作用。本文综述了纤维素纳米纤丝增强亲水性聚合物(酚醛树脂、聚乙烯醇、淀粉等)及非亲水性聚合物(环氧树脂、聚乙烯、聚乳酸等)复合材料的加工制备与主要性能。针对纤维素纳米纤丝制备成本高、与非亲水性聚合物结合强度低等关键问题,提出了开展进一步研究的建议。     

TEMPO氧化纤维素纳米纤丝对多壁碳纳米管分散性的影响

以竹粉为原料，采用2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧自由基（TEMPO）氧化法通过改变NaClO的添加量制备出不同羧基含量及形态的纤维素纳米纤丝（CNFs），并将制备的CNFs作为分散剂对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行分散处理，得到不同分散浓度的CNFs/MWCNTs悬浮液，采用Beer-Lambert定律对MWCNTs的分散量进行测定，并采用原子力显微镜（AFM）、激光粒度分析仪（LPSA）等手段评价了不同羧基含量及形态的CNFs对MWCNTs的分散效果。结果表明：随着NaClO添加量的增加，CNFs的横截面直径逐渐变小，羧基含量逐渐增加，同时，CNFs对MWCNTs的分散量逐渐增大；当CNFs的羧基含量从0.635 mmol/g增加到1.646 mmol/g时，对MWCNTs的分散量从19%增加到39%；不同CNFs/MWCNTs悬浮液中的粒度分布系数（PDI）值均小于0.3，且不同悬浮液的Zeta电位绝对值均高于30 mV，表明不同羧基含量的CNFs均能对MWCNTs有较好的分散效果；同时，随着羧基含量的增加，CNFs对MWCNTs的分散效果越好，CNFs/MWCNTs复合薄膜的抗拉应力逐渐增大，而且电阻率逐渐降低，当CNFs羧基含量为1.646 mmol/L时，CNFs/MWCNTs复合薄膜抗拉应力达到了91 MPa，薄膜电阻率低至0.1460 Ωcm。     

纳米纤维素及其在水性涂料中的应用研究进展

纳米纤维素具有高长径比、高结晶度、高杨氏模量、高强度等优点，加之其具有生物质材料的轻质、可降解及可再生等特性，使其成为一种改善水性涂料机械、光学、耐水等性能的优异选择。本文综述了纳米纤维素制备和改性方法，详细论述了纤维素纳米纤丝（CNF）和纤维素纳米晶体（CNC）对水性聚氨酯和水性丙烯酸涂料的性能改善机理及其应用研究进展。最后总结了纳米纤维素复合水性涂料研究现存的问题，并总结了未来的研究方向。     

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。     

十二烯基琥珀酸纳米纤维素酯的合成制备与结构表征

以纤维素纳米纤丝（CNFs）和十二烯基琥珀酸酐（DDSA）为原料，采用湿法工艺成功制备了十二烯基琥珀酸纳米纤维素酯（D-CNFs），采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、Zeta电位、热重（TG）、水接触角和X射线衍射（XRD）等对D-CNFs的结构进行表征。结果表明，D-CNFs的最佳制备工艺条件为：反应体系温度、反应体系pH值、反应时间分别为40℃、8.5、6 h。制得的D-CNFs水接触角为83.2°，热稳定性良好，可形成体系稳定的悬浮液，为其今后在食品、医药等领域的应用提供更多的选择性，具有潜在的应用价值。     

橡胶木纤维素纳米纤丝的制备

目的以橡胶木为原料制备纤维素纳米纤丝。方法通过化学预处理结合高强度超声处理的方法制备纤维素纳米纤丝;使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)、紫外分光光度计(UV)和万能材料试验机等设备对其结构和性能进行研究。结果橡胶木纤维素纳米纤丝的直径为3～10nm,保留了天然纤维素Ⅰ型结构,具有较好的热稳定性,并且制备的薄膜具有较好的力学性能和透明度。结论以橡胶木为原料,通过常规的化学预处理结合高强度超声处理的方法,可以制备出与杨木纤维素纳米纤丝的基础特性相似的纤维素纳米纤丝,并且具有较高的产率。     

纳米纤维素-可聚合低共熔溶剂离子导电弹性体的制备及性能研究

本研究采用紫外光引发原位聚合法将丙烯酸-氯化胆碱合成的可聚合低共熔溶剂（polymerizable deep eutectic solvents，PDES）与纤维素纳米纤丝（cellulose nanofibril，CNF）气凝胶结合，并引入植酸以增强CNF与PDES之间的结合作用，制得含有丰富的共价键和非共价键（氢键）的离子导电弹性体，通过多种现代仪器分析测试其性能。结果表明，该离子导电弹性体在机械性能（应力和应变分别可达0.38 MPa和1378%）、热稳定性、抗冻性、离子电导性（离子电导率可达3.9 mS/m）和紫外屏蔽性方面具有明显优势，同时具有一定的抗疲劳性和弹性，且基于其组装的柔性应变传感器对人体运动表现出快速、稳定、可逆的信号响应。     

高透气性能CNF/环状拓扑形貌CNC复合薄膜的制备与性能研究

通过硫酸水解法及高强超声处理获得具有中空环状拓扑形貌的纤维素纳米晶体（RT-CNC），并采用真空抽滤法制备了纤维素纳米纤丝（CNF）/RT-CNC薄膜。结果表明，RT-RNC的环壁宽度约为3.5 nm，长度为10~50 nm，具有明显中空特性，其成膜过程中化学结构并未改变且保持纤维素Ⅰ结晶结构；CNF/RT-CNC薄膜的透气度为6.70 µm/(Pa·s)，相较于CNF薄膜（2.50 µm/(Pa·s)）提高了168%，且其热降解性能良好。     

橡胶木纤维素纳米纤丝/二氧化锰/碳纳米管柔性电极材料的制备及表征

以橡胶木为原料，通过化学处理得到橡胶木纯化纤维素(PCF)，在此基础上通过高速剪切结合超声波处理制备得到纤维素纳米纤丝(CNF)。通过单相合成法制备二氧化锰(MnO₂)纳米片。以CNF为结构支撑体，MnO₂纳米片和碳纳米管(CNTs)作为活性电极物质，通过真空抽滤的方式制备CNF/MnO₂/CNTs柔性电极材料。采用多种手段对CNF、MnO₂以及电极材料的结构性能进行表征，并测试了电极材料的电化学性能。结构性能表征结果表明：CNF的直径为3~10 nm，具有大的长径比，是很好的结构支撑体，CNF为纤维素Ⅰ型结构；MnO₂纳米片为片层花瓣状结构，晶型为δ型。电化学性能测试结果表明：在扫描速率为50 mV/s时电极材料的比电容值为78.45 F/g，在电流密度为0.1 A/g时的电极材料比电容值为97.02 F/g，在低频区时，交流阻抗(EIS)曲线的直线部分斜率较大，表明电极材料具有良好的电容特性，在200次充放电循环测试过程中，电极材料的电容保留率始终维持在99%左右，表明该电极材料具有良好的电化学性能并且具有一定的柔性变形能力，可用作超级电容器的电极材料。     

纳米纤维素-聚吡咯/天然橡胶柔性导电弹性体的制备与性能

以纤维素纳米纤丝（Cellulose nanofibrils，CNFs）为生物模板，将聚吡咯（Polypyrrole，PPy）原位聚合在CNFs表面，再将CNF-PPy复合物均匀分散到天然橡胶（Natural rubber，NR）弹性基体中，制备了具有高柔韧性的纳米纤维素-聚吡咯/天然橡胶（CNF-PPy/NR）导电弹性体。结果表明：CNFs可协助PPy在NR基体中形成三维导电网络结构，并提高弹性体的力学性能和导电性能，有效降低其逾渗阈值。当添加质量比为5%（以橡胶质量为基准，下同）的CNF和20%的PPy时，CNF-PPy/NR的拉伸强度可达（8.97±0.92）MPa，分别约为PPy/NR及纯NR的1.56倍和9.54倍，电导率可达（0.134±0.063）S/m；在0.3 A/g的电流密度下，比电容可达96 F/g，并在1.0 A/g电流密度下循环充放电1 200次后，比电容仍可保持其初始值的72%。此导电弹性体具有良好的力学强度和电学性能，有望应用于柔性有机电子器件领域。