纳米纤维素对纸张性能的影响及在造纸领域的应用

纳米纤维素作为一种绿色的生物质资源,将其应用到造纸制浆工艺中,实现造纸工艺的现代化与环保化成为近年纤维素基功能材料的研究热点之一。文章介绍了纳米纤维素的原料来源及分类,综述了近年来纳米纤维素作为填料和涂料对纸张性能的影响及相关应用。最后对纳米纤维素在造纸领域的应用趋势进行了展望。     

添加纳米材料对纸张性能的影响

通过向纸浆中添加纳米纤维素、纳米蒙脱土和木聚糖,研究添加纳米材料对纸张性能的影响。结果表明:当在纸浆中添加纳米纤维素的量为0.5%时,各项强度指数提高最大:纸张紧度提高15.6%,耐折度提高165%,撕裂指数提高23.8%,抗张指数提高15.8%,光散射系数下降18.3%。电镜分析表明纳米纤维素的添加可以增加纸张的结合。     

不同尺寸纳米结晶纤维素对纸张性能的影响

通过向纸张中添加不同条件制备的纳米结晶纤维素,研究添加纳米结晶纤维素对纸张性能的影响。结果如下:以MCC为原料,62%的硫酸,酸浆比8.5ml/g,反应温度45℃,反应时间100min,制备出的NCC加入到纸浆(40%针叶木浆和60%阔叶木浆)中,对纸张的增强效果最好。与空白纸张对比,纸张的抗张指数提高了34.1%,撕裂指数提高了28.2%,耐折度提高了67.3%。     

瑞典和日本科研人员研制出超强纳米纸

据最近来自瑞典的消息,科学家报道了纤维素纳米纸的发展．这是一种超强材料,可以用于建筑业。瑞典和日本的研究人员宣称他们研制出一种新型纸,这种纸几乎可以有像铸铁那样的抗张强度。这种新材料被称为“纤维素纳米纸”,用亚微米级的纤维素颗粒制造,他们认为可能打开一种扩大纸张在建筑材料领域和其他方面应用的途径。     

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...     

自制纳米纤维素助留/助滤剂及其增强效果

用实验室自制的纳米纤维素为助剂,并与高分子量阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)复配组成二元体系,研究其助留、助滤及增强效果。结果表明:自制的纳米纤维素单独使用,对于纸张有较好的增强效果;用自制纳米纤维素与CPAM组成的CPAM/纳米纤维素二元体系具有更加显著的助留/助滤及增强效果,当纳米纤维素、CPAM添加量分别为0.2%、0.15%时,打浆度由44°SR降到28°SR,填料留着率由44%提高到69%,纸张的干抗张强度、撕裂度、耐折度分别提高64%、47%和107%。     

纳米纤维素在制浆造纸工业中的应用研究

纳米纤维素以其独有的物理特性、丰富的材料来源、绿色环保等特性在造纸领域受到广泛的关注和研究。本文简要综述了目前纳米纤维素在制浆造纸领域的制备及应用,重点介绍了纳米纤维素作为造纸添加剂和纸张涂料的应用研究及机理,并对纳米纤维素在造纸工业中的应用进行了总结。     

煅烧土/纳米纤维素协同二氧化钛加填对装饰原纸性能的影响

以3种不同性能煅烧土取代20%二氧化钛用于装饰原纸的加填,并分析了对装饰原纸性能的影响;以6%纳米纤维素对二氧化钛进行高速预分散,并分析了纳米纤维素-二氧化钛预分散体加填对装饰原纸性能的影响。结果表明,高吸油煅烧土因为具有较高的比表面积和吸油值,可以改善浆料的滤水性能和纸张的遮盖性能,缺点是会降低纸张抗张强度。利用6%纳米纤维素对二氧化钛进行高速预分散并用于纸张加填,填料留着率从未预分散时的65%左右提高至73%左右,装饰原纸的遮盖性能也有所提高,特别是湿遮盖性能,装饰原纸的湿不透明度从未预分散时的84.1%~84.5%提高至86.5%~88.0%。纳米纤维素的存在促进了纸浆纤维结合,使纸张的透气性能明显降低。     

纳米纤维素的研究进展：2001～2015年收录文献检索分析

纳米纤维素具有可再生性、可生物降解性等优点,是当前纳米技术领域的研究热点。文章对有关纳米纤维素的相关论文、专利和国家自然科学基金资助项目情况进行了统计,分析了国内纳米纤维素的研究进展,以期为纳米科学领域的研究人员提供参考。检索关键词为纳米微晶纤维素、纳纤化纤维素、微纤化纤维素、细菌纤维素,检索时间范围为：2001.01～2015.10。研究结果表明,2011年后,纳米纤维素研究发展迅速,论文发文量呈快速上升趋势,并进入技术成长期；2010年后,相关专利申请数量稳步上升,纳米微晶纤维素和细菌纤维素的相关专利数量增长明显；2011年,国家自然科学基金相关项目的申请数量快速增多。     

纳米纤维素的制备及其对纸张增强作用的研究

本文以漂白杨木浆为原料,采用硫酸水解与高速机械搅拌相结合的方法制备纳米纤维素,探究其最佳制备条件及对纸张的增强效果。结果表明:制备纳米纤维素的优化条件为:硫酸浓度55%,反应温度55℃,反应时间2h,高速分散时间为10min。在此条件下,所制得的纳米纤维素的得率为74.8%,且微观形态最好。所制备纳米纤维素的长度为68~175nm、宽度为21~55nm。添加所制的纳米纤维素对纸页的抗张强度、撕裂度、耐折度提高非常明显,且增强效果随着纳米纤维素添加量的增加而增加。     

原位形成碳酸钙协同纳米纤维素对老化纸张脱酸增强的研究

本课题提出在老化纸张中原位形成碳酸钙并协同纳米纤维素脱酸处理增强的保护措施,探讨了不同处理方式及纳米纤维素浓度对老化纸张性能的影响。结果表明,先利用0.1 mol/L丙酸钙及0.1 mol/L碳酸钠水溶液压力雾化处理纸张,在纸张中原位形成碳酸钙进行脱酸,再利用1 wt%纳米纤维素进行增强。处理后老化纸样pH值达8.40,碱存储量约245 mmol/kg,抗张指数和耐折度较处理前分别提升了19%、109%,且具有优异的抗老化和防霉性能。     

纳米微纤丝纤维素及其在造纸中的应用研究现状

本文结合纳米材料定义,简述纳米微纤丝纤维素与传统意义纳米纤维素的共性与区别,在此基础上介绍此类纳米纤维素的制备方法及现阶段存在的主要问题。同时介绍了纳米微纤丝纤维素在造纸中潜在的应用方式,分析其对造纸规模化生产及纸张性能的影响并浅谈其发展面临的机遇与挑战。     

细菌纤维素在造纸工业中的应用

细菌纤维素是由细菌产生的纯度很高的纳米级纤维素,具有结晶度和纯度高、机械强度大和生物相容性好等特点。在植物纤维中添加细菌纤维素,可改善纸张性能。细菌纤维素可用于制备特种纸和"电子纸"。     

细菌纳米纤维素的制备及其在造纸中的应用

细菌纳米纤维素(BNC)是一种独特的天然纳米材料。BNC可以由多种细菌产生,作为不同生态位的生存辅助。传统上采用静态或振荡培养法生产生物固化剂,而母液或生物膜就是该产品经静态发酵后的典型例子。BNC在生物医学领域具有广阔的应用前景,近年来的研究也证实了其在造纸工业中的应用。具有纳米级纤维尺寸和大量的游离羟基,保证了纤维间氢键的高强度。因此,BNC作为增强材料具有很大的潜力,尤其适用于再生纸和非木质纤维素纤维造纸。改性后的BNC不仅能提高纸张的强度和耐久性,而且在生产防火纸和特种纸方面具有很大的潜力。然而,生物技术方面的BNC需要改进,以尽量降低其生产成本,从而使这一过程在经济上可行。     

The Application of Cellulose Nanocrystals in Pickering Emulsion as the Particle Stabilizer(Online First, Recommended Article)

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Pickering乳液在食品中的应用,以期为纤维素纳米晶体的制备及其在Pickering乳液中的应用提供研究思路。     

纤维素基纳米复合材料在储能领域的应用研究进展

纳米纤维素是一种通过物理、化学或生物手段从原纤维材料中分离出的直径为纳米级的纤维素材料。因制备工艺的不同,纳米纤维素材料具有不同的性质特点,在未来储能领域具有更加广阔的应用前景。本文概述了近年来各类纳米纤维素基复合材料在储能领域的新进展（包括超级电容器、锂离子电池（LIB）、锂硫（Li-S）电池）,并展望了其发展前景。     

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。     

酶解辅助高压均质制备纳米纤维素及其性质表征

本研究以微晶纤维素为原料,经过超微粉碎预处理后,通过酶解辅助高压均质的方法制备纳米纤维素,研究纳米纤维素的结构和理化性质,并通过扫描电镜、透射电镜、红外光谱、X-射线衍射和热失重分析对纳米纤维素进行表征。结果表明,超微粉碎前处理能使微晶纤维素颗粒大小形状趋于均一化;所制备的纳米纤维素呈束状结构,颗粒直径为15⁴0 nm;纳米纤维素在制备过程中纤维素结构未遭到破坏;纳米纤维素的结晶度为58.1%,仍属于纤维素Ⅰ型;纳米纤维素的起始热分解温度比微晶纤维素的分解温度低,当温度达到500℃时,纳米纤维素的热失重率为82.9%。因此通过酶解辅助高压均质制备的纳米纤维素有望在可降解复合材料中得到应用。      

可控制备纳米微晶纤维素

以纳米纤维素为原料,通过多尺度微观结构设计,形成具有材料梯度和结构梯度的多层次结构,制造出具有超强机械性能的纤维素基复合材料将具有巨大的潜力。制备出性能可控的纳米纤维素原料是实现纳米纤维素功能化利用的前提条件。本研究采用浓硫酸水解法,在一定范围内可控制备了具有特定尺寸的纳米微晶纤维素,在此过程中研究了浓硫酸水解时间对制备的纳米纤维素得率、磺酸基团含量及纤维素降解产物的影响。     

纤维素纳米球的制备及应用研究进展

纤维素纳米球（CNS）是一种新型的纳米纤维素材料,由于其比表面积大、粒径均匀、生物相容性好等性质而被应用于Pickering乳液稳定剂、医药、载体材料等领域。CNS可以由天然纤维素制备,再生纤维素和丝光纤维素也是制备CNS的重要原料。本文总结了CNS的制备方法,包括化学法、机械法和酶解法或这些方法的组合,探讨了不同制备过程的成球机理,并综述了CNS的应用。最后,展望了CNS未来的机遇和挑战。