CelluForce纳米技术科学家Richard Berry被授予2012帕维斯纪念奖

CelluForce的Richard Berry博士是一位纳米结晶纤维素（NCC）的开发负责人,在多伦多举行的SCI（the Society of Chemical Industry）加拿大颁奖晚宴上被化学工业协会授予2012帕维斯纪念奖（Purvis Memorial Prize）。Berry博士因在纳米结晶纤维素工业化发展方面的突出贡献而获褒奖,其研究的纳米结晶纤维素是一种从树木中提取出来、可循环利用的无毒性可再生材料。     

纳米纤维素晶体等多功能材料应用技术现状和发展趋势

纳米纤维素晶体具有巨大的比表面积、较高的杨氏模量、超强的吸附能力和高的反应活性,它的制备与应用具有重要的现实意义。本文主要介绍了纳米纤维素晶体的制备方法,以及其多功能材料在制浆造纸,生物医学,科学技术,水处理等方面的实际应用,另外也介绍了纳米纤维素晶体作为模板材料的应用,同时展望了其在当今世界应用领域的美好前景,是未来纤维素研究的前沿和热点。     

源于食品加工副产物纳米纤维素晶体的制备及其在食品中的应用

近年来,作为一种环境友好材料——纳米纤维素,其制备及在材料、食品、化工、医药等领域的应用备受人们关注,其中纳米纤维素晶体具有高长径比、高比表面积、高结晶度、高机械强度和良好的热稳定性等优良特性。在介绍纳米纤维素晶体制备方法的基础上,对源于食品加工副产物纳米纤维素晶体的理化特性(形貌、结晶度、稳定性等)及主要应用方面(作为食品包装材料增强剂、Pickering乳液稳定剂、食品配料等)进行了全面综述,并对纳米纤维素晶体研究存在的问题及今后的发展方向进行了展望。     

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。     

纳米纤维素的改性及其在复合材料中的应用进展

作为一种新型的纳米生物材料,纳米纤维素具有广阔的应用前景。本文给出了纳米纤维素的定义和分类,分析了其优良特性,详细介绍了对纳米纤维素进行化学改性的方法：小分子化学修饰和接枝共聚,综述了纳米纤维素在增强合成高分子材料和天然高分子材料及其衍生物中的应用进展,并对纳米纤维素在复合材料中的应用前景进行了展望。     

微纳米纤维素材料的微流控制备技术研究进展

为深入分析微流控技术制备微纳米纤维素材料的研究现状,促进其在各领域应用,综述了以纤维素及纳米纤维素为原料,以微流控技术为基础,结合快速冷冻法、原位界面络合法等技术,制备纤维素及纳米纤维素微球和微胶囊、纤维长丝、薄膜、微管、水凝胶的最新研究进展;针对微流控技术制备微纳米纤维素材料存在的挑战,提出了克服材料缺陷,提升微通道...     

纳米纤维素/二维材料纳米复合材料在水处理领域的应用进展

近年来,纳米纤维素在水处理领域受到广泛关注。纳米纤维素的羟基对带有离子结构的污染物表现出一定的吸引力,通过表面改性还可进一步提高其捕获能力。将纳米纤维素和石墨烯等二维材料复合能够制备高性能纳米复合材料,提高材料对污染物的选择性。本文介绍了纳米纤维素和常见的几种二维材料,综述了纳米纤维素/二维材料复合材料在水处理领域的应用,包括过滤、吸附、光催化降解3种处理方法,并对不同二维材料与纳米纤维素复合后在水处理领域应用中的差异进行了比较。     

纳米纤维素的制备及其在Pickering乳液中的应用研究进展

纤维素作为自然界中来源最广泛的高分子聚合物,对生态可持续发展和资源再利用具有重要意义。天然纤维素精细化处理后可得到纳米纤维素,其具有高长径比、高比表面积、高结晶度、轻质、机械强度好、可降解、可再生和生物相容性好等特点,是一种具有广泛应用前景的新型纳米材料。概述纳米纤维素的分类及主要制备方法,简要介绍天然、改性和功能性掺杂纳米纤维素在Pickering乳液中的应用,并对其稳定的Pickering乳液在食品工程、生物医药和材料工程方面的应用进行介绍,以期为纳米纤维素制备及其在Pickering乳液中的应用提供研究思路。     

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2D/3D重金属吸附材料的研究进展

本文综述了通过氨基、羧基、硫醇基等官能团改性纳米纤维素以及纳米纤维素和其他材料复合,制备成2D膜材料和3D凝胶材料的方法及其性能,同时也介绍了其在水环境中去除重金属离子的应用进展,并对纳米纤维素基吸附剂的制备和应用进行了展望.     

纳米纤维素/壳聚糖复合涂膜在红桔保鲜中的应用

为探寻安全高效的可食性涂膜应用于柑橘保鲜,选取壳聚糖(chitosan,CS)和纳米纤维素(nanocrystal cellulose,NCC)两种天然材料进行复合,对红桔进行涂膜保鲜。首先制备了独立膜,考察了NCC对独立膜抗张性能和透过性能的影响;然后将NCC/CS复合涂膜用于红桔保鲜,考察其对红桔腐烂率和各项生理品质指标的影响。结果表明,NCC的添加有助于提高复合独立膜的抗张性能,降低其吸湿性。在红桔保鲜中应用时,相较于CS涂膜,NCC/CS复合涂膜可进一步降低红桔在贮藏期间的腐烂率,减少丙二醛的积累,有利于保持果实硬度,并维持其营养物质的含量。其中,NCC质量分数为6%的6NCC/CS复合涂膜对红桔的保鲜效果最为显著。     

纳米微晶纤维素的制备及其在拒水整理中的应用

为了开发一种无氟环保的拒水整理方法,采用酸解法制备纳米微晶纤维素（NCC）,并将其协同有机硅拒水剂二浴法整理棉织物。优化了NCC制备条件,并通过红外光谱、X射线衍射、热失重等测试手段对其结构及热性能进行分析;探讨了NCC粒径及整理工艺参数对有机硅拒水剂拒水效果的影响。结果表明,NCC最佳的制备范围为：H2SO4质量分数为60%-65%,温度为40-50℃,反应时间为2-3h;NCC协同有机硅拒水整理时,当NCC粒径在260nm时,织物拒水效果明显提高,达到95分以上,经扫描电镜观察,NCC在织物表面形成粗糙结构。NCC协同有机硅拒水整理最佳工艺参数为：NCC烘干时间180s、拒水整理焙烘时间90s、焙烘温度160℃。     

纳米纤维素晶体的性能研究

竹子溶解浆经植物粉碎机预处理,再用硫酸水解制备纳米纤维素晶体(NCC)。利用马尔文激光粒度仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)对原料及纳米纤维素晶体的尺寸、形貌、晶体特性、结构和热性能进行表征。结果表明:NCC的Z均粒径为128.7nm;竹浆经机械粉碎部分纤维长链被切断;由TEM图观察可知NCC为棒状,直径5~10nm,长度100~200nm;竹浆及NCC属于纤维素Ⅰ型,结晶度由竹浆的64.27%提高到72.04%;FTIR图谱表明竹浆与NCC化学结构基本一致;TGA分析表明NCC的热稳定性低于竹浆,但NCC的降解速率较竹浆缓慢,并且NCC的热解残余率增大。     

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。     

脱脂棉纳米微晶纤维素的制备及其作为海藻酸盐-淀粉复合薄膜增强剂的应用

探究了纳米微晶纤维素对海藻酸盐-淀粉复合薄膜的增强效果。以脱脂棉为原料,采用化学预处理结合超声破碎法制备纳米微晶纤维素（NCC）;以马铃薯淀粉与海藻酸钠为成膜基材,以甘油为增塑剂,将NCC作为增强组分,通过流延法制备复合薄膜。微观形貌观察表明,脱脂棉NCC呈棒状,直径30 nm左右,长径比约为8;对复合膜的机械性能、阻隔性能、光学性能、水溶性、热稳定性和红外光谱检测表明,当NCC的添加量为5%（w/w）时,可以有效提高复合膜的拉伸强度、水溶时间和热稳定性,降低复合膜的透湿系数,而对复合膜的透光性影响不大。      

Preparation and Characterization of Nanocrystalline Cellulose/Poly (lactic acid) Composite Membranes

Nanocrystalline cellulose(NCC)/poly(lactic acid)(PLLA) composite membranes were prepared by the solution casting method.Physical and chemical modifications were performed to improve the compatibility of NCC and PLLA.The results indicated that the NCC dispersibility of the composite membranes with chemical modification were superior to that of the composite membranes with physical modification.Moreover,the chemical modification NCC not only had a large effect on the nucleation and growth of the crystals,but also affected the crystal forms of PLLA.This was because chemical reactions took place between the silicone of silane coupling agent(KH-570) and the hydroxyl groups of NCC during blending.The chemical modification NCC could be dispersed stably in the PLLA matrix,and it played the role of a nucleating agent.     

纳米晶体纤维素在冰淇淋中的应用

将纳米晶体纤维(NCC)作为一种新型稳定剂用于冰淇淋生产,以膨胀率、抗融性、感官评价为判定指标,探索其对冰淇淋品质的影响,并与对照组冰淇淋对比,确定NCC在冰淇淋中的最佳使用量。结果表明:NCC能明显提高冰淇淋抗融性,并能抑制冰晶增大和改善冰淇淋品质。随着NCC添加量的增加,冰淇淋抗融性和保型性越好;当NCC添加量为0.3%~0.4%时,冰淇淋品质最佳,其抗融性和保型性明显优于对照组;NCC还能抑制冰晶生长,增强实物感,使冰淇淋口感更细腻。      

纳米结晶纤维素改性产物对脲醛树脂浸润性的研究

以结构完整、分散性良好的纳米结晶纤维素(NCC)粉体为研究基体,采用有机官能团硅烷偶联剂GWB-1和GWB-2为改性剂分别对NCC进行改性,以提高NCC对脲醛树脂的浸润性,并对GWB-1、GWB-2的改性效果进行比较.结果表明,GWB-1、GWB-2引入的疏水性基用能够取代NCC的表面羟基,明显改善NCC对脲醛树脂的浸润性;GWB-2引入NCC表面的疏水性基团提供的空间位阻大于GWB-1,能够使NCC产生更好的浸润性.     

纳米纤维素对小麦淀粉糊化和流变特性的影响

将不同比例微晶纤维素(microcrystalline cellulose,MCC)、纳米晶体纤维素(nanocrystaline cellulose,NCC)、纳米纤化纤维素(nanofibrillated cellulose,NFC)与小麦淀粉(wheat starch,WS)复配,对比研究纳米纤维素对小麦淀粉糊化和流变特性的影响。结果表明:NCC和NFC的加入均会使起始糊化温度降低,峰值和终值黏度升高,促进淀粉的糊化,且NFC的作用效果更明显;MCC则会阻碍淀粉的糊化,抑制淀粉的短期回生。NCC和NFC会促进小麦淀粉糊化时更多可溶性直链淀粉的渗出,与MCC相比显著提升小麦淀粉凝胶的持水能力。Power-Law方程拟合静态流变数据发现:MCC、NCC、NFC加入后小麦淀粉凝胶仍为假塑性流体,NCC和NFC可显著提高小麦淀粉凝胶的K值,是良好的增稠剂。动态流变试验发现NCC和NFC的加入增强了小麦凝胶的弹性,凝胶的结构更为致密,质地更坚硬。