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纳米纤维素分散性及再分散性最新研究进展

2021-12-21徐永建高敏兰候柯帆

中国造纸 2021年11期
关键词:改性

徐永建 高敏兰 候柯帆 徐 洋

(陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室,轻化工程国家级实验教学示范中心,中国轻工业纸基功能材料重点实验室,陕西西安,710021)

纳米纤维素按照尺寸形态可分为纤维素纳米纤丝(CNF)、纤维素纳米晶体(CNC)和细菌纤维素(BC)。CNF和CNC是由纤维素物料经过物理法(高压均质、研磨和高强超声等)、化学法(硫酸、盐酸、磷酸、氢溴酸、甲酸、草酸、TEMPO氧化、高碘酸盐氧化、低共熔溶剂、亚临界水、离子液体、过硫酸铵等)、生物法(酶法水解等)或机械法协同化学法/生物法等制得[1-3]。BC则是由革兰氏阴/阳性细菌在含有营养物的发酵液中生产的细菌纤维素进一步处理制得,生产成本较高[4]。纳米纤维素是具有大比表面积、高长径比、低密度、较好的尺寸稳定性、可调的流变性、优异的机械性能和光学性能的生物质纳米材料[5-6]。且纳米纤维素表面暴露出大量的羟基,具有高反应活性,可通过酯化、硅烷化、醚化等方法对其进行功能化改性,应用于各种先进功能材料领域[7-9]。纳米纤维素表面的大量羟基也是其在浓缩或干燥过程中产生严重絮聚的主要原因。本文重点讨论木质纳米纤维素CNF与CNC的分散性与再分散性。

纳米纤维素通常为稀胶体,如果浓度增加,则体系黏度迅速增大,仅为百分之几时即形成凝胶状;若将纳米纤维素完全干燥,则会通过分子间氢键或其他物理变化自组装形成大尺寸颗粒,失去纳米尺度,从而失去纳米材料独有的纳米效应(小尺寸效应、表面界面效应等)[10-12]。……

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