纤维素纳米晶体改性及应用研究进展

纤维素在水中分散性和机械强度较差等性质阻碍了其进一步应用。近年来,已有众多研究通过改性对其进行优化。本文对纤维素纳米晶体主要改性方法进行归纳总结,并对其在纳米填料、柔性传感及智能包装等领域的应用进行了详细介绍,展望了改性纤维素纳米晶体未来的发展方向。     

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。     

纳米纤维素基导热复合材料的研究进展

从导热填料与纳米纤维素间的界面变化、填料的分布、尺寸及负载量等方面,讨论了影响纳米纤维素基导热复合材料性能的因素,总结了纳米纤维素基导热复合材料的最新研究进展,梳理了纳米纤维素基导热材料的发展方向,以期为相关研究者提供借鉴和参考。     

纳米纤维素晶体的制备方法及其在制浆造纸中的应用前景

阐述了纳米纤维素晶体的两种制备方法:无机酸水解法和纤维素酶水解法,简要介绍了它的性质,包括形状及尺寸分布、结晶度、强度、热稳定性、触变性与流变性等。总结了其在制浆造纸以及纳米复合材料中的应用情况。     

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。     

纤维素纳米晶体颗粒稳定剂在食品Pickering乳液中的应用

由固体颗粒稳定的Pickering乳液在食品、医药和化妆品领域受到越来越多的关注.具有高纵横比、可再生、可降解和生物相容性等特点的纤维素纳米晶体(CNCs)是一种出色的Pickering乳液稳定剂.综述纤维素纳米晶体的制备流程,重点介绍影响纤维素纳米晶体稳定Pickering乳液的因素,简要介绍CNCs稳定的Picke...     

纳米氧化锌-纤维素复合材料研究进展

纳米氧化锌（ZnO）具有的表面与界面效应、量子尺寸效应、体积效应和宏观量子隧道效应以及高透明度、高分散性等特点,使其在化学、光学、生物和电学等方面表现出许多独特优异的物理和化学性能而得到关注。纤维素作为自然界中含量最多、分布最广的天然高分子聚合物,其不仅来源非常丰富,而且无毒害、可再生、可生物降解,已成为当今研究的热点。纳米ZnO-纤维素复合材料充分发挥纳米ZnO和纤维素两者的优点被广泛应用于包装、医药、电化学等领域。本文介绍了制备纳米ZnO的几个重要方法,重点综述了纳米ZnO-纤维素复合材料的研究进展,对纳米ZnO-纤维素复合材料的研究方法及应用进行了展望。     

纳米纤维素/纳米铜复合材料制备及应用研究进展

纳米纤维素/纳米铜复合材料兼顾了纳米纤维素的优异力学和光学性能、高比表面积、低热膨胀系数、环境友好等特性以及铜的导电、导热、抗菌等性能,近年来在锂离子电池、多相催化、抗菌领域有广泛的应用。本文首先分别介绍了纳米纤维素和纳米铜的制备方法和理化特性;重点阐述了纳米纤维素/纳米铜复合材料的制备方法（物理沉积法和化学还原法）、理化特性（导电性能、催化性能和抗菌性能）及其在电子器件、催化剂和抗菌材料的应用进展;最后总结了纳米纤维素/纳米铜复合材料存在的问题并展望了未来的发展趋势。     

亚麻分层纳米纤维素的制备及其增强热电复合材料性能

为从天然亚麻纤维中制备出分层纳米纤维素(即纤维素纳米纤维(CNF)与纤维素纳米晶(CNC)共存),并对其制备方法进行优化完善,提出将亚麻纤维在特定浓度的氢氧化钠溶液中碱化处理后,再进行四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)介导的三元氧化和机械处理的联合处理方法。然后将亚麻CNF与石墨烯复合制备CNF/石墨烯复合薄膜并研究亚麻CNF增强热电复合材料的性能。结果表明:碱化预处理使亚麻纤维直径变细,长度变短,半纤维素被脱除,是生成不同尺寸CNF的重要步骤;随着氢氧化钠用量在0~18%范围内的增加,所得CNF悬浮液的光透过率从3.7%增加到95.1%;CNF/石墨烯复合膜表现出最高功率因子,为8.0×10 ^-3 μW/(m·K ²),表明复合薄膜具有热电性能。     

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。     

Green Modification of Cellulose Nanocrystals and Their Reinforcement in Nanocomposites of Polylactic Acid

Cellulose nanocrystals(CNCs) of rod-like shape were prepared from degreased cotton using sulfuric acid hydrolysis. The obtained CNC suspension was neutralized using a sodium hydroxide solution to remove the residual sulfuric acid and improve the thermal stability of the CNC particles. Then, poly(ethylene oxide)(PEO) was employed to modify the nanocrystals through entanglement and physical adsorption. The goal was to further improve the thermal stability and weaken the hydrophilicity of CNCs. Original and modified CNCs were dosed into a polylactic acid(PLA) matrix to prepare nanocomposites using a hot compression process. Results of the thermogravimetric analysis showed that the initial thermal decomposition temperature of the modified CNCs showed a 120℃ improvement compared to the original CNCs. That is, the thermal stability of the modified CNCs improved because of their shielding and wrapping by a PEO layer on their surface. Results from scanning electron microscopy and ultraviolet-visible spectrophotometry showed that the compatibility of the modified CNCs with organic PLA improved, which was attributed to the compatibility of the PEO chains adsorbed on the surface of the CNCs. Finally, the results of tensile tests indicated a significant improvement in terms of breaking strength and elongation at the break point.     

纤维素纳米晶体彩色膜制备进展

纤维素纳米晶体(CNC)是由天然高分子材料纤维素制备的一种新型材料。利用CNC胶体悬浮液的自组装性能形成的胆甾型液晶相,通过超声并添加相应电解质等方法,可以制成具有良好光学性能的CNC彩色膜。本文介绍了CNC的制备方法,CNC彩色膜的形成原理、制备方法及表征手段,在总结前人工作的基础上,分析了CNC彩色膜应用受到的限制,并提出了CNC彩色膜未来的发展方向。     

纤维素纳米晶体在Pickering乳液中的应用

纤维素纳米晶体（CNC）凭借其抗张强度高、热稳定性好、机械性能优越、密度低、表面多羟基结构可进一步修饰、易于功能改性等优点在稳定Pickering乳液中具有显著优势。本文首先简要概述了Pickering乳液及CNC,进而重点介绍CNC稳定的Pickering(CNC-Pickering)乳液在食品工程、生物医药、胶合材料、微胶囊材料以及界面催化等领域的应用。最后,展望了CNC-Pickering乳液未来的研究方向,以期为其进一步的应用提供参考。     

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%。     

花生壳纳米纤维素的制备与表征

本文以花生壳为原料,在氢氧化钠碱解和亚氯酸钠漂白预处理基础上,通过硫酸水解方法制备花生壳纳米纤维素。采用扫描电镜、透射电镜、红外光谱、X-射线衍射和热失重分析对花生壳纳米纤维素的表征进行研究。结果表明,通过碱解和漂白处理,花生壳半纤维素和木质素被大量去除,花生壳纤维素含量由43.84%增加到86.56%,纤维素直径为10~30μm;花生壳纳米纤维素呈棒状结构,长度为90~210nm,直径为5~25nm;花生壳纳米纤维素制备过程中纤维素结构并未遭到破坏;结晶度随制备过程逐渐增高,花生壳纳米纤维素结晶度为74.71%,呈典型的纤维素I型晶型;花生壳纳米纤维素的起始热分解温度较低,当温度达到500℃时,花生壳纳米纤维素的残余率大于30%。所制备的花生壳纳米纤维素有望在可降解复合材料中得到应用。     

纤维素纳米晶体手性向列材料研究进展

纤维素纳米晶体（CNC）是从天然纤维素中提取的纳米纤维素,是一种可再生、可生物降解,且具有生物相容性的功能纳米材料。胶体稳定的CNC颗粒具有在水中自组装成胆甾相液晶的倾向,这种液晶可以根据其周期性、结构和形貌进行改性,因此受到广泛关注;CNC液晶相通过蒸发诱导自组装（EISA）可以形成具有手性向列液晶相的虹彩薄膜,具有广阔的应用前景。本文综述了CNC的手性向列液晶行为、环境响应及其在电子、医疗、食品等行业的应用,并展望了CNC手性向列材料未来的研究方向和发展前景,以期为今后手性材料的研发与应用提供参考。     

羧基化纤维素纳米晶制备工艺优化及其性能表征

该研究以微晶纤维素(microcrystalline cellulose,MCC)为原料,采用超声辅助柠檬酸酸解法制备含有羧基的纤维素纳米晶(cellulose nanocrystals,CNCs),并利用单因素试验和响应面试验优化其制备工艺。对制备得到的CNCs进行性能表征。结果表明,响应面优化得到最佳酸解条件为液料比51∶1(mL/g),反应时间3.75 h,反应温度80℃,在此条件下CNCs的羧基含量预测值为1.19 mmol/g。最佳酸解条件经过3次验证试验,所得CNCs的羧基含量实测平均值为1.18 mmol/g,实测值与预测值接近。结果分析表明该条件下制备的CNCs在1 735 cm^-1处出现C=O基团,表明柠檬酸成功接枝在MCC表面;CNCs属于纤维素I型,其结晶度(74.06%)远高于MCC(69.07%);CNCs呈短棒状,直径约为10 nm～30 nm,长度约为80 nm～200 nm,平均粒度和Zeta电位分别为358 nm和-39.8 m V;柠檬酸上的羧基与MCC的C6原子上的羟基发生了酯化反应。该研究结果可为羧基化CNCs的制备提供一种...     

酸水解法制备纤维素纳米晶体的研究进展

基于目前纤维素纳米晶体的制备研究现状,本文综述了酸水解法制备纤维素纳米晶体的研究进展,重点介绍了传统无机酸水解法的影响因素以及其他4种新兴酸水解制备方法,包括可回收的有机酸水解法、绿色环保的固体酸水解法、高效的混合酸水解法、金属盐催化酸水解法。并指出开发金属盐催化剂是酸水解法制备纤维素纳米晶体未来发展的一个重要方向。     

TEMPO氧化纤维素/CdS纳米复合材料的制备与表征

分别对桉木浆纤维和棉浆纤维进行TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基)氧化,并采用原位复合法,将TEMPO氧化后的桉木浆纤维和棉浆纤维与前躯体溶液CdCl2和Na2S进行反应,制备了TEMPO氧化纤维素/CdS纳米复合材料.利用原子吸收光谱(AAS)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对纳米复合材料进行表征.结果表明,TEMPO氧化后的桉木浆纤维和棉浆纤维复合的Cd2+含量均较高,复合的CdS颗粒为立方晶型;TEMPO氧化桉木浆纤维上复合的CdS颗粒粒径为50～100 nm,TEMPO氧化棉浆纤维上复合的CdS颗粒粒径为50 nm左右.与TEMPO氧化桉木浆纤维相比,TEMPO氧化棉浆纤维上复合的CdS晶粒尺寸更小、分布更均一.