甲基纤维素对乙酰化纳米纤维素凝胶化行为的影响

通过以甲基纤维素(MC)与乙酰化纳米纤维素(ACNF)复合制备水凝胶,利用傅里叶红外光谱、流变仪、激光共聚焦显微镜等考察了MC与ACNF分子间作用力以及不同相对分子质量MC在ACNF临界凝胶质量分数附近对复合水凝胶微观结构与动态流变性质的影响。结果表明,复合凝胶通过氢键、范德华力及疏水作用等形成网络结构,ACNF临界凝胶质量分数为2%~3%;当ACNF质量分数为2%时,MC能提供更多的交联点促进凝胶三维网络结构的形成(桥连作用),表现为黏弹性模量与线性黏弹性区应变值均随着MC相对分子质量的增加而增加;当ACNF质量分数为3%时,MC能强化已有凝胶网络结构特征(填充作用),表现为黏弹性模量随着MC相对分子质量的增加而增加、线性黏弹性区应变值几乎保持不变。温度升高会改变体系氢键与疏水作用的占比,从而改变复合凝胶的流变性能。

乙酰化纳米纤维素纤维的制备及其凝胶机制研究

纳米纤维素纤维(cellulosenanofibrils,CNF)凝胶以其独特的生物亲和性、生物降解性和力学性能,可以广泛地应用到生物医药、食品等领域。然而,CNF在水溶液中易聚集而发生相分离,为了调控其聚集性能,有必要对其进行化学改性。今以商业化微晶纤维素为原料,采取无溶剂体系对其进行化学修饰,结合高压均质作用制备乙酰化纳米纤维素纤维(acetylated cellulose nanofibrils,ACNF)。利用流变仪、小角X射线散射仪、激光共聚焦显微镜等测试方法考察盐离子、温度对ACNF凝胶微观结构和宏观力学性能的影响。结果表明,ACNF呈现弯曲和无晶形的结构特征;其凝胶强度随着温度的升高先缓慢下降,而后急剧增加;而盐的加入能增强其凝胶强度,降低温度敏感性。无盐条件下,ACNF凝胶化主要基于纤维间热运动引起的物理缠结;而盐能促进体系发生浓度涨落,纤维因局部团聚经相互连接形成凝胶。