漂白竹浆疏水改性纳米纤丝化纤维素的制备和表征

纳米纤丝化纤维素(NFC)通过化学改性的方法可以赋予其特殊表面性质。研究以漂白竹浆为原料,采用机械(球磨机和高压均质机)和化学改性相结合的方法,制备改性纳米纤丝化纤维素(m-NFC)。在球磨中使用丁酰氯为酰基化试剂,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为分散剂,降低纤维尺寸的同时对纸浆纤维进行化学改性,再经高压均质机处理制备了取代度为2.07的m-NFC。利用激光粒度分析仪、原子力显微镜(AFM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)对m-NFC的结构和形态进行表征。均质20次最高压力80 MPa制备的mNFC微纤丝长度为316.9 nm,直径分布在25~80 nm范围内,强物理机械力作用改变了m-NFC的晶体结构。改性后的m-NFC在低极性溶剂丙酮中具有较好的分散稳定性。研究结果可为纳米纤丝化纤维素应用于疏水性生物基质材料制备提供依据。

毛竹纳米纤丝化纤维素球形气凝胶的制备和表征

以毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.Pubescens)为原料,采用落球法制备纳米纤丝化纤维素(NFC)球形水凝胶,溶剂置换和超临界CO2干燥后得到了NFC球形气凝胶。通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和BET对NFC球形气凝胶的微观形貌、化学态、结晶结构和孔隙结构进行表征分析。研究结果表明,NFC水凝胶和气凝胶均为球形,其化学组成和结晶结构均与天然纤维素一致,NFC气凝胶的骨架通过丝状纳米纤丝化纤维素缠绕和聚集形成三维网络结构,NFC气凝胶具有较高的比表面积和孔隙体积,分别为173 m2/g和0.62 cm3/g。

毛竹纳米纤丝化纤维素/TiO_2气凝胶的制备及表征

以钛酸四丁酯为原料,纳米纤丝化纤维素(NFC)为模板,制备NFC/Ti O2气凝胶。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔径分析仪对其进行表征。结果表明:NFC/Ti O2气凝胶中NFC保留了其原有的空间网络结构;Ti O2主要以颗粒的形式附着在NFC表面;通过BET分析可知其比表面积为12.55 m2/g,平均孔径为17.07 nm。

纳米纤丝化纤维素制备及硅烷化改性

以脱脂棉为原料,高压均质法制备纳米纤丝化纤维素（NFC）,并以三甲基氯硅烷和十八烷基三氯硅烷为改性剂,分别对NFC进行硅烷化改性。采用透射电子显微镜（ TEM）、傅里叶变换红外光谱（ FT-IR）、X射线衍射光谱（ XRD）、扫描电子显微镜（ SEM）对NFC和硅烷化改性NFC的超微形貌和结构等进行表征。研究结果表明NFC超微形貌呈纤丝状,直径尺寸大多为20 nm,长度尺寸主要分布在500~1000 nm,结构为纤维素Ⅰ型；FT-IR和SEM分析结果表明所制备的硅烷化改性NFC中,150μL三甲基氯硅烷改性NFC的改性效果较好,其超微形貌呈纤丝状。

硬脂酸改性纳米纤丝化纤维素的制备与表征

报道了一种利用硬脂酸对纳米纤丝化纤维素(NFC)进行有机表面修饰的新方法,主要包括纳米纤丝化纤维素的制备、利用硬脂酸对纳米纤丝化纤维素进行有机表面修饰制得疏水材料以及改性材料的性能测定三个过程。通过对Attension光学接触角测量仪的数据分析,得到改性材料的水接触角为140.2°。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热场发射扫描电子镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对所得的改性材料进行表征,得出硬脂酸中的-COOH基团与纳米纤丝化纤维素表面-OH发生脱水反应,并将疏水性-CH3基团引入复合材料体系,复合材料表面的微纳米结构协同疏水性基团的共同作用,使改性产物具有疏水性。

高频超声法纳米纤丝化纤维素的制备与表征

为制备均一直径和高长径比的纳米纤丝化α-纤维素(NFC),采用化学预处理和高频超声相结合的方法对落叶松木材进行脱除半纤维素、木质素以及纤丝化处理。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)对制备的NFC的形态特征、化学结构、晶型结构及结晶度进行表征。结果表明,制备的NFC具有均一直径(约35nm)和高长径比(>280);NFC的晶型结构为纤维素I型,结晶度为62.8%,比原料提高了14.2%;并利用NFC水分散液经冷冻干燥制备成了超透明的NFC薄膜和柔性的超轻泡沫材料。文中提供了一种新的制备纳米纤化天然生物质纤维素的有效方法,且具有高结晶度、高长径比和纳米尺寸的NFC是一种具有较大应用潜力的新型纳米材料。

仿生棉花“轻柔飘逸”特性自组装制备纳米纤丝化纤维素气凝胶

根据仿生棉花"轻柔飘逸"的特性,制备了具有超轻、超疏水、弹性和可折叠性能的一种新型纳米纤丝化纤维素(NFC)气凝胶。将废弃的枯落竹叶通过一系列化学处理,获得纯化的枯落竹叶纤维素。纤维素通过超声处理,可以将纤维素束分散成纳米纤维素纤维,经过冷冻干燥,制备NFC气凝胶。再通过MTMS处理,制备出具有这些性能的NFC气凝胶。采用接触角测量仪测得接触角为152°。通过扫描电子显微镜(SEM)和能量弥散X射线分析(EDS)对纯化的纤维素和制备的气凝胶的表面形貌和能谱进行分析,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对枯落竹叶、纯化后的纤维素和获得的气凝胶进行官能团分析。该研究所用试剂均为绿色环保,为绿色气凝胶的制备提供了科学思路。

基于柚木废弃物纳米纤丝化木质纤维素体系的高机械性能生物质材料构建

以柚木加工剩余物纤维为原料,通过初步粉碎后用胶体磨机械胶磨,无胶热压得到高机械性能生物质材料。结果表明:柚木废弃物原料通过机械热胶磨后,木纤维会分层分支且无胶热压后呈层状结构;木质纤维素之间由于羟基能够有效的交联在一起,增加其表面羟基的接触面积;生物质材料的剖面密度中间分布均匀且峰值和谷值之比约为1.16∶1;其静曲强度、弹性模量、内结合强度分别为115.27、10797.43、0.973 MPa,分别是素材纤维材料的5.1、2.5、4.5倍;同时还表现出一定的尺寸稳定性,及吸水厚度膨胀率仅为5.77%,比柚木废弃物原木质纤维材料降低了76.88%。生物质材料的剖面密度、静曲强度、弹性模量、内结合强度以及吸水厚度膨胀率均优于柚木废弃物原木质纤维材料。

纳米纤维素基多层级孔道结构碳气凝胶的制备及在锂电池中的应用

采用纳米精磨法对商品桉木浆进行纳米纤丝化处理,得到了高长径比、尺寸均一的纳米纤丝化纤维素(NFC),平均直径为230.10 nm,长度达数十微米.将其组装、干燥后制得具有大量介孔的纳米纤丝化纤维素气凝胶(NFCA).将NFCA在氮气氛围下高温碳化制得碳气凝胶(CNFA),或在氢氧化钾条件下辅助碳化制得具有多层级孔道结构的碳气凝胶(CNFA-A),在保留的碳气凝胶骨架结构上进行孔洞构建.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)表征及Nanomeasure统计分析,发现NFC的平均直径经碳化后减小到53.16 nm.利用X射线衍射(XRD)、BET比表面积测试和拉曼光谱揭示了碳化处理对纳米纤维素结构、比表面积、石墨化程度和缺陷的影响.结果表明,KOH辅助碳化处理后的碳气凝胶不仅保留了纤维素气凝胶前驱体的网络结构,还在其骨架上二次构建了更多的微孔和介孔,其比表面积高达488.92 m2/g,总孔容为0.404 cm3/g,所得的碳骨架被部分石墨化,具有良好的导电性.这类源于生物质的高比表面积碳气凝胶在被用作锂离子电池(LIB)负极材料时表现出优异的电化学性能,在电流密度1 A/g下连续充放电1000次后比容量达到409 m A·h/g,在电流密度高达20 A/g下,比容量还能维持在219 m A·h/g.

纳米纤维素在微胶囊中应用的进展

纳米纤维素来源广泛,具有优异的化学和电化学稳定性,机械强度和刚度高,大表面积以及轻质等特点,同时还具有广泛的可利用性、可再生性和生物降解性,已成为纳米技术研究重点之一。作者归纳纳米纤丝化纤维素、纳米晶纤维素、细菌纳米纤维素的制备方法,及在微胶囊壁材应用方面的研究进展,提出今后纳米纤维素在微胶囊应用领域的研究方向。

毛竹NFC/SiO_2气凝胶的制备和疏水改性

以毛竹为原料,高压均质法制备纳米纤丝化纤维素(NFC),再采用溶胶―凝胶法制备NFC/二氧化硅(SiO_2)气凝胶。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等对其进行表征,通过改变正硅酸乙酯/无水乙醇的体积比获得样品微观形貌较佳的反应工艺条件,并采用十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液对NFC/SiO_2气凝胶进行疏水改性,用接触角测量仪测试改性NFC/SiO_2气凝胶的疏水性能。研究结果表明NFC/SiO_2气凝胶在正硅酸乙酯/无水乙醇体积比为1.25%时,二氧化硅复合效率高,且所获得的气凝胶形貌较好,二氧化硅以颗粒的形式附着在纳米纤丝化纤维素表面。改性NFC/SiO_2气凝胶接触角为132°,达到疏水状态。

CNC、CNF及BC对纸张加固效果的比较研究

采用X射线衍射、接触角、紫外可见光谱、热分析等手段对纤维素纳米晶体(CNC)、纳米纤丝化纤维素(CNF)、细菌纤维素(BC)3种纳米纤维素性能进行表征,分别采用这3种纳米纤维素分散液处理纸样,以研究它们对纸样的加固效果。结果表明,与CNC和CNF相比,BC具有结晶度高、成膜后致密性好,热稳定性、透光性及强度性能好的优点;3种纳米纤维素均能对纸样起到一定的加固效果,其中BC能大幅度提高纸样的强度性能,且对纸样颜色的改变程度较小。