玉米纳米淀粉/纤维素纳米晶复合膜制备工艺优化

以玉米纳米淀粉为基质,甘油为增塑剂、纤维素纳米晶(CNC)为增强剂采用流延成膜法制备玉米纳米淀粉/CNC复合膜,成膜基质和干燥温度对纳米淀粉成膜影响较大,聚氯乙烯基质板对纳米淀粉成膜较好,干燥温度25℃,成膜平整光滑;单因素探讨了玉米纳米淀粉、甘油和CNC含量对纳米淀粉/CNC复合膜强度性能的影响,在该基础上进行三因素三水平正交试验,正交优化研究表明,对玉米纳米淀粉/CNC复合膜的抗张强度影响为:CNC甘油玉米纳米淀粉,正交试验优化结果为CNC 2%,甘油8%,玉米纳米淀粉10%,制备的玉米纳米淀粉/CNC复合膜抗张强度达20.18 MPa;FTIR分析表明玉米纳米淀粉、甘油、CNC混合均匀,形成了均一稳定的纳米淀粉/CNC复合膜。该玉米纳米淀粉/CNC复合膜在食品药品可食性包装领域具有较好的应用前景。     

乌拉草纤维素纳米晶的制备及其对棉织物抗紫外线功能整理

为了增加棉织物的抗紫外线性能,将2,2,6,6—四甲基哌啶—1—氧自由基(TEMPO)氧化法制备的乌拉草纤维素纳米晶(CNC)与壳聚糖(CS)制成整理液,通过二浸二轧工艺制备CS/CNC功能整理棉织物。采用扫描电子显微镜SEM,透射电子显微镜TEM,红外光谱FTIR,X射线衍射XRD以及防晒指数分析仪测试了CNC和CS/CNC整理织物的形态和性能;探讨了CNC含量对棉织物的强力和抗紫外线性能的影响。结果显示:从乌拉草中提取的CNC,平均直径为33nm,平均长度为175 nm,晶型结构为纤维素I型。CNC的加入提高了纯棉织物的断裂强度,并可显著提高棉织物的抗紫外线性能。综合考虑CNC添加量对棉织物强度,抗紫外线性能及耐洗色牢度的影响,得出CNC最佳添加量为质量分数5%,相应整理棉织物的断裂强度和抗紫外线性能分别为纯棉织物的1.27和4.99倍,30次水洗后的UPF值为57.31,仍然具有较好的抗紫外线防护效果。     

海藻酸钙/纳米晶纤维素复合膜的制备及性能研究

采用硫酸水解脱脂棉制备纳米晶纤维素,并以浇注法制备海藻酸钙/纳米晶纤维素复合膜。通过对复合膜的机械性能、吸水性能、透湿性能和光学性能进行检测,结果表明,以此法制得的纳米晶纤维素呈棒状,直径20~40nm,长径比约为7。将纳米晶纤维素添加入膜中,复合膜的抗拉强度和断裂伸长率显著增大,而吸水性、透湿性和透光率显著减小。     

废纸基纤维素纳米晶的制备与表征

以废纸为原料,采用传统硫酸法制备纤维素纳米晶(CNCs),并优化其工艺条件;采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)及扫描电子显微镜(SEM)研究了废纸基纤维素纳米晶(SCNCs)的结构与性质。在最佳工艺条件(硫酸浓度60 wt%、水解温度50℃、水解时间90 min)下,SCNCs的得率为41.2%,呈典型的纤维素Ⅰ型结构,结晶度为77.6%;与原料相比,几乎不存在杂峰;SCNCs为棒状结构,长约142.87 nm,直径约9.67 nm。探讨了回收硫酸溶液再次用于制备CNCs;结果表明,首次回收硫酸制备的废纸基纤维素纳米晶(SCNCsH)得率为39.9%,结晶度为78.6%。     

绿豆淀粉/纤维素纳米晶胶囊壳的制备及表征

以绿豆淀粉（MBS）和纤维素纳米晶（CNC）为原料,辅以甘油和卡拉胶作为增塑剂和胶凝剂,通过流延法和浸渍法分别制备MBS/CNC胶囊膜和其对应的胶囊壳,并采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对其进行表征。结果表明,CNC能够有效增强MBS基胶囊壳的拉伸强度,当CNC用量为6.0%时,绿豆淀粉基胶囊膜的拉伸强度为15.61 MPa,提高了175.2%。MBS/CNC胶囊壳的透明度随CNC用量的增加而略微下降。MBS/CNC胶囊壳的干燥失重率在14.14%～14.99%之间,且在蒸馏水和模拟人工胃液中的崩解时限为14 min内,均符合《中国药典》（2015）的规定要求。     

花生壳纳米纤维素的制备及其对淀粉膜性能的影响

以花生壳纤维素为原料,采用酸水解法制备花生壳纳米纤维素,对花生壳纳米纤维素的形貌,结晶结构及其对淀粉膜性能的影响进行研究。结果表明,花生壳纳米纤维素为棒状结构,长度为150 nm左右,直径为10~15 nm;X-射线衍射表明其仍具有纤维素的晶型,结晶度有所提高;添加花生壳纳米纤维素可以有效提高氧化酯化木薯淀粉膜的拉伸强度、水溶时间和热稳定性,降低水蒸气透过系数,添加6%花生壳纳米纤维素制备的复合膜结构紧密、光滑平整。     

柚皮纳米微晶纤维素的制备及其用于改进羧甲基淀粉膜性能的研究

以柚皮纤维素为原料,采用硫酸酸解法制备柚皮纳米微晶纤维素,对纳米微晶纤维素的形貌、结晶结构进行表征分析,以复合膜表面形貌、力学性能、水蒸气透过率和透光率为指标,研究不同添加量柚皮纳米微晶纤维素对羧甲基淀粉膜性能的影响。研究发现：柚皮纳米微晶纤维素为长度为60~180 nm,直径为3~15 nm的棒状晶体;X-射线衍射表明其仍为纤维素I型结构;复合膜电镜图光滑平整;纳米微晶纤维素添加量为5%时,复合膜的拉伸强度较原膜提高最大（52.22%）;而随着纳米微晶纤维素的添加,复合膜的断裂伸长率呈下降趋势;当添加量为7%时,复合膜水蒸气透过率降低最大（23%）;纳米微晶纤维素的添加量大于3%时显著降低复合膜的透光率,但未改变原膜在不同波长下的透光率。因此,添加柚皮纳米微晶纤维素能有效改善复合膜的性能,制备出综合性能优良的羧甲基淀粉复合膜。     

茶梗制备纤维素纳米晶体及其表征

以茶梗为原料,采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶体（CNC）,并运用响应面分析法对CNC制备工艺（即硫酸质量分数、反应温度和反应时间）进行优化;采用透射电子显微镜（TEM）、热重分析仪（TG）和X射线衍射仪（XRD）对CNC的形貌、热力学性能、结晶结构和结晶性能进行表征。结果表明,制备茶梗CNC的最佳反应时间125 min,温度45℃,硫酸质量分数为63%;在最佳工艺条件下获得的CNC的得率为49.9%,其为棒状,直径4~8 nm,长度100~250 nm,属纤维素I型;与茶梗纤维相比,茶梗CNC结晶度提高,热稳定性降低。     

硫酸水解辅助高压均质法制备小麦秸秆纳米纤维素

以小麦秸秆纤维素为原料,通过硫酸水解辅助高压均质的方法,分层制备小麦秸秆纳米纤维素（CNC）;分别采用马尔文纳米粒度分析仪、透射电子显微镜、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和热重分析仪对分层制备的小麦秸秆CNC进行表征分析。结果表明,经硫酸水解预处理、离心收集得到的上层清液纳米纤维素（CNC-SL）为纳米纤维素晶须,与原料相比,其结晶度由48.61%提高至71.87%;硫酸水解预处理、离心收集的残余纤维固体（CNC-S）经8次均质处理制备的纳米纤维素（CNC-SP）,其粒径分布在100~200 nm,直径约为15 nm,为高结晶度的短棒状纳米纤维素晶须,晶型为I_β型。与原料相比,CNC-SL和CNC-SP的热稳定性均下降。与硫酸水解法制备CNC相比,硫酸水解辅助高压均质法制备的CNC得率较高;与机械均质化方法相比,此方法所需均质次数明显减少。     

改性玉米苞叶纤维素/纳米滑石粉/豌豆淀粉复合膜的制备及性能表征

为开发绿色可降解的食品包装材料,本文以豌豆淀粉（pea starch,PS）为主要成膜基质,改性玉米苞叶纤维素（modified corn bract cellulose,MCBC）、纳米滑石粉（nano talcum powder,NTP）为增强材料,甘油为增塑剂,共混流延制备复合膜,测定其膜性能,并用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱对复合膜进行表征,最后对其进行热重分析与降解性分析。结果表明,经单因素实验及正交试验得到最佳复合膜制备工艺为PS 8%,甘油2.5%,MCBC 0.8%,NTP 0.15%,在此条件下制得的复合膜厚度为0.042 mm,透光率32.58%,抗拉强度32.48 MPa,断裂伸长率33.61%,水蒸气透过率0.19×10?10 g/（m·s·Pa）,透油系数0.006 g·mm/m2d,吸水率55.79%,溶解度18.04%。扫描电子显微镜（scanning electron microscopy,SEM）结果显示,复合膜表面光滑均匀,结构致密;傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR）结果显示,MCBC、NTP、PS三者之间相容性良好,分子间氢键作用增强;热重分析（thermal gravimetric analyzer,TGA）结果显示,复合膜热分解温度为318.12 ℃,热稳定性提高;降解性分析表明土壤掩埋8 d时自然降解率为96.47%,可完全生物降解,本研究为MCBC/NTP/PS复合膜在食品工业中的应用提供了参考。     

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6.70μm/(Pa·s),相较于CNF薄膜（2.50μm/(Pa·s)）提高了168%,且其热降解性能良好。     

CNC、CNF及BC对纸张加固效果的比较研究

采用X射线衍射、接触角、紫外可见光谱、热分析等手段对纤维素纳米晶体（CNC）、纳米纤丝化纤维素（CNF）、细菌纤维素（BC）3种纳米纤维素性能进行表征,分别采用这3种纳米纤维素分散液处理纸样,以研究它们对纸样的加固效果。结果表明,与CNC和CNF相比,BC具有结晶度高、成膜后致密性好,热稳定性、透光性及强度性能好的优点;3种纳米纤维素均能对纸样起到一定的加固效果,其中BC能大幅度提高纸样的强度性能,且对纸样颜色的改变程度较小。     

Regulating the Function of Nanocomposite Made from Hydroxypropyl Methyl Cellulose with Bacterial Cellulose Nanocrystal

Hydroxypropyl methyl cellulose(HPMC)-based hybrid nanocomposites reinforced with bacterial cellulose nanocrystals(BCNC) were prepared and characterized.The HPMC nanocomposites exhibited good thermal stability,with a thermogravimetric peak temperature of around 346℃.The addition of BCNC did not significantly affect the thermal degradation temperature or improve the transparency of HPMC nanocomposites.However,the addition of BCNC favorably affected the light scattering properties of the nanocomposites and enhanced mechanical properties such as tensile stress and Young's modulus from 65 MPa and 1.5 GPa up to 139 MPa and 3.2 GPa,respectively.The oxygen permeability of the HPMC nanocomposites also increased with increase in the amount of BCNC added.     

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。     

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。     

超声波辅助酸法制备纳米薯渣纤维素的工艺研究

为了提高甘薯加工副产品的高值化利用,以甘薯渣纤维素为原料,应用超声波辅助酸法制备纳米薯渣纤维素。通过对超声波功率、酸体积分数、酸解温度和酸解时间4个影响因素进行单因素及正交试验,获得了纳米薯渣纤维素的最佳制备条件,并通过透射电镜和X-射线衍射对其进行进一步的分析。结果表明:纳米薯渣纤维素制备的最佳工艺参数为超声波功率120 W、酸体积分数65%、酸解温度55℃、酸解时间120 min,此条件下纳米薯渣纤维素的产率为42.85%;纳米薯渣纤维素的形态表现为不规则球状,粒径在20～40 nm范围内,并且其仍具有纤维素的晶型,结晶度有明显的提高。     

多羧基纤维素纳米晶的制备与性能研究

采用乙二胺四乙酸二酐（EDTAD）酯化法制备表面羧基含量及羟基取代度可控的多羧基化纤维素纳米晶（ECNC）,并通过改变酯化条件,优化实验结果;通过傅里叶变换红外光谱（FT IR）、透射电子显微镜（TEM）、电导滴定、X射线衍射（XRD）、元素分析、Zeta电位等对ECNC进行分析。结果表明,ECNC保持了CNC的形貌和结晶结构完整性,并且在水和磷酸盐（PBS）缓冲溶液中的分散性较CNC显著提高;同时,通过改变酯化反应条件可控制ECNC表面羧基含量及羟基取代度。该ECNC颗粒有望用于高性能复合纳米材料的制备及功能化纳米复合颗粒的制备中。     

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...     

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。     

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.