废旧箱板纸生物机械法制备含木素纳米纤维丝的研究文献综述
摘要:纳米纤维素(Nanocellulose)是指主要成分为纤维素,且直径均低于100nm的线状纳米材料,其制备方法主要为化学制备法、机械分离法、化学预处理结合机械分离法、酶处理结合机械分离法[1]和静电纺丝法等。不同的制备方法所得到的纳米纤维素的结构、形态及性能有所不同。纳米纤维素的机械性能优异,其弹性模量髙、密度低、受热面积大,在制造电极材料,生物医药等方面都有所应用。纳米木质纤维丝为含有木质素的纳米纤维(Lignincellulose nanofibril,LCNF),可通过浆板等为原料制得,一般为高速高压剪切加工,用物理和化学等方法进行预处理。本研究旨在促进废纸板的应用,为废旧箱板纸的高价值利用提供技术支持。以废旧箱板纸作为原料制备含木质素的纳米纤维丝,接着采用机械磨浆和均质机微细化至纳米纤维丝。检测其物理尺寸、热重变化和保水值等。利用废旧箱板纸作为制备含木质素的纳米纤维丝。
关键词:废旧箱板纸;生物机械法;纳米纤维素;
一.前言
21世纪以来,随着科技和工业生产的快速发展,我们的生产生活方式发生了巨大变革,这也导致了石油 煤炭等化石资源的日益衰竭。同时,长期从石油化工获取能源燃料和化工产品的方式,也带来了日益严重的环境问题。因此,实现可持续发展,开发利用可再生的资源,从中获取新能源和新材料,必然成为 当前和今后的重要研究领域。木质纤维资源,作为植物光合作用的产物,是自然界中含量最多的天然可再生性生物高分子材料[1]。从木质纤维资源开发新概念的生物能源、生物 材料、生物化工产品等,愈来愈受到世界主要工化国家的 关注和重视。
二.相关概念
纳米纤维素:纤维素是自然界蕴藏最丰富的天然高分子材料, 广泛存在于树木、棉麻等植物及部分动物等生命体之中。纤维素通过物理、化学、生物或多种手段共同作用,制备得到的纳米纤维素,作为增强剂等助剂得到广泛认可,其具备高强度和高弹性模量,且对环境有益,被视为下一代新型绿色材料。纳米纤维素由于其比表面积大、长径比高、机械强度高,因而有较高的抗张强度;具有热膨胀系数低、易化学改性、成本低、可再生、可生物降解、环境友好等特性,在复合材料增强作用方面具有良好的应用前景,是一种性能优异的填充材料;纳米纤维素还具有乳化 和增稠的作用,以及流变性和高分散性,在造纸工业、食品工业、生物技术领域以及纳米新材料等方面,有着诸多应用[2]。
纳米木质纤维丝:即含有木质素的纳米纤维丝(lignin-cellulose nanofibril,LCNF),可通过浆板等为原料制得,一般为高速高压剪切加工,会用物理和化学等方法进行预处理。纳米木质纤维丝可应用于制作低热量的健康食物、取代化妆品中的某些昂贵化学成分、纸料涂布改善纸张性能、导电材料以及复合材料等。
纳米纤维素依据其功能,尺寸,制备过程及制备条件,大致可以分为两类:纳米微晶纤维素(Nanocrystalline cellulose,NNC),以及纤维素纳米纤丝(Nanofiberillated cellulose,NFC).
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