童聪聪,陈宁,茹静,单鹏嘉,刘宏治,杜春贵

(浙江农林大学工程学院，浙江省竹资源与高效利用协同创新中心，杭州311300)

纳纤化纤维素(NFC)是一类直径为纳米尺寸的微纤丝无规则缠结成网状形态的纳米纤维素[1]。因其优异的力学性能、氧气阻隔性以及表面易化学修饰性，被广泛应用于吸附材料[2]、储能材料[3]、包装材料[4]和聚合物增强[5]等领域。通常，NFC是纤维素浆料经过高强度、反复机械拆解分离得到的[6]。由于微纤之间强烈的氢键作用，单纯的机械分离所制得NFC的微纤直径较粗且能耗较高[7]。为了降低能耗且更易于从植物纤维细胞壁中拆解出更细的纤维素微纤单元，纤维素浆料往往需要经过前期的生物酶或化学预处理，以削弱微纤之间的氢键结合力。化学预处理是目前较为常用的方法，主要包括2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化[8]、羧甲基化[9]、高碘酸盐-亚氯酸盐连续氧化[10]及季铵盐化[11]。其中，TEMPO氧化法是研究最广且有效的化学预处理方法。然而，常用TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系所制备的NFC(即TO-NFC)存在聚合度偏低[12]、热稳定性差[13]，且干燥后在水中无法重新分散等缺点。

季铵盐化是另一种高效制备NFC的化学预处理方法。已有研究表明，植物纤维经合适的季铵盐试剂预处理后，可机械分离出单根微纤直径在2～3 nm的NFC分散液[11]，但不同于TEMPO氧化，季铵盐化是在纤维素表面引入带正电荷基团。此外，表面大量的季铵盐基团还可赋予阳离子纳纤化纤维素(Q-NFC)吸附阴离子染料[11]、无机矿物絮凝[14]和抗菌[15]等特殊功能。……