纳米微晶纤维素的制备
1、纳米微晶纤维素简介
随着纳米纤维的迅速发展,广泛应用,其对环境和人体健康的危害也被证明和了解。添加的纳米材料以及制备中残留的细小分子,在一段时间内会挥发,分子热运动也会将其带入空气中。因其胶体特性,能够长时间地悬浮在空气中,人吸入后对其活性组织造成伤害,损害噬菌细胞、导致呼吸困难等。而不可降解的纳米材料则可进入到植物中,再通过人类食用进入人体,达到恶性循环。
而纳米微晶纤维素具有绿色、可降解、可再生的特点,尤其是利用天然纤维素材料制备纳米微晶纤维素,原材料来源广泛、价格低廉,是一种完全绿色的环保型材料。纳米微晶纤维素拥有天然纤维的基本特性和纳米级别的粒径,而且在在制备过程中,基本除尽木素、半纤维素以及杂质,纤维进行进一步的水解、细纤维化很大程度上提高了它的物理和化学性能,弹性模量、抗张强度、化学反应活性、纯度、结晶度、结构精细度都有明显提高,可与高分子复合材料相媲美。
纳米微晶纤维素是由纤维素改性后的直径小于100nm的超微细纤维,是纤维素的最小物理结构单元。纤维素是地球上最为丰富的天然高分子材料之一,有可再生性、可降解性、成本低廉、储量丰富、生物兼容性以及无毒性等值得被重视的优点。1965年Ranby等人首次通过控制硫酸催化降解纤维素制备出稳定的纳米微晶纤维素胶体悬浮液。近年来出现了许多有关 NCC应用于各领域的研究成果,包括许多基础研究、晶型制备和反应影响因素,化学表面修饰,复合材料及悬浮液的聚集及分散等。
纳米微晶纤维素的具体优异性能有:1)强度大,杨氏模量及弹性模量分别为145和7.5GPa;2)长径比高,达100;3)比表面积大,可达几百m2/g;4)表面有大量亲水基团,因此吸附力强,反应活性高;5)管状结构降低密度,低至1.59g/cm2。因纳米微晶纤维素的中空和多孔的管状结构,可作为增强材料,通过氢键和聚合物结合,形成致密网状结构,以改善聚合物膜力学性能及阻隔性能。
2、纳米纤维素
天然纤维素由beta;-1,4-糖苷键连接beta;-D-吡喃式葡萄糖基构成,具有良好的生物相容性、高强度、低密度等优点,但吸湿性及缺乏熔融特性限制了纤维素的使用,因此将纤维素与纳米科学结合,扩大其应用范围成为成为亟待解决的重要问题。纳米纤维素比纤维素的性能更为优异,使得纳米纤维素成为研究热点。
纳米纤维素的分类:
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