纳米纤维素的作用

第４１卷第２０期　２０１３年１０月　广州化工　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖｏ１．４１　Ｎｏ．２０　Ｏｃｔｏｂｅｒ．２０１３　

纳米纤维素研究进展水　

卢麒麟，胡　阳，游惠娟，唐丽荣，陈燕丹，唐兴平，黄彪　（福建农林大学材料工程学院，福建福州３５０００２）　摘　要：综述了纳米纤维素（ＮＣＣ）的性质，对物理法、化学法、生物法三种制备纳米纤维素的方法做了重点介绍。同时，　对纳米纤维素在复合材料领域的应用现状进行了总结，对其在复合材料增强方面的应用进展做了较详细的介绍。最后对纳米纤维　素的发展前景进行了展望。　关键词：纳米纤维素；制备；应用　中图分类号：ＴＱ３５３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—９６７７（２０１３）２０—０００１—０４　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ　ＬＵ　Ｑｉ—ｌｉｎ，ＨＵ　，ＹＯＵ　Ｈｕｉ—ｊｕａｎ，ＴＡＮＧ　Ｌｉ—ｒｏｎｇ，ＣＨＥＮ］／ａｎ—ｄａｎ，ＴＡＮＧ　一ｐｉｎｇ，ＨＵＡＮＧ　Ｂｉａｏ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆｕｊｉａｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｊｉａｎ　Ｆｕｚｈｏｕ　３５０００２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＮＣＣ　ｗｅｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃａｌ，ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＮＣＣ　ｆｏｒ　ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗａｓ　ａｌｓｏ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＮＣＣ　ｏｎ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗａｓ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ＮＣＣ　ｗａｓ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　纤维素是自然界中最为丰富的一种天然高分子…，如何结　合纳米技术、材料科学等学科开拓纤维素在医药、纳米复合材　料等领域的应用，成为近年来的研究热点。纳米纤维素　（ｎａｎｏｅｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，ＮＣＣ）是指通过酸法、物理法或生物　法等方法从纤维原料中分离出的纳米尺度范围内的纤维素晶　体，其粒径大小一般在１～１００　ｎｍ之间，能够分散在水溶液中　形成稳定的胶体　Ｊ。纳米纤维素不但具有天然纤维素的基本　结构和性能，如生物降解性、可持续再生性，而且具有纳米粒　子的一些特性，如高纯度、较大的比表面积、较高的杨氏模　量、高结晶度和高透明性　Ｊ。纳米纤维素巨大的比表面积，使　其具有良好的吸附能力，可以作为药物载体，制备缓释药物广　泛应用于医药领域　。另一方面，纳米纤维素作为增强相广泛　应用于复合材料领域，能改善材料的力学、光学、热学、电学　等性能　。　１　纳米纤维素的性质　１．１　纳米纤维素的形态　国内外研究中所制备的ＮＣＣ主要有棒状、颗粒状、网络状　三种形态。原料来源不同，制备的ＮＣＣ的形态、尺寸有差异。　不同纤维原料制备的ＮＣＣ的尺寸范围如表１所示。　三种形态的纳米纤维素中，棒状纳米纤维素，纤维细长，　长径比最大　７１；颗粒状纳米纤维素，纤维长度较短，长径比最　小，比表面积最大，化学反应活性最高　；网络状的纳米纤维　素，不但保留了微细纤维的形态而且尺寸达到了纳米尺度，与　其他材料有较强的亲和力　。　表１　不同纤维原料制备的ＮＣＣ的尺寸范围　Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ＮＣＣ　ｆｒｏｍ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　

纤维素和纳米纤维素

纤维素和纳米纤维素是两种不同的物质，它们在形态、物理性质和应用方面存在差异。

纤维素是一种天然高分子化合物，通常以纤维状形式存在，具有较高的强度和耐久性。它是由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接形成的线性聚合物，直径范围在10到100微米之间。纤维素在纸浆、纺织、印染、建筑等工业中得到广泛应用，同时它也是一种可降解材料和生物质燃料。

纳米纤维素是从纤维素分子中提取出来的具有纳米结构的纤维素，其长度在1-100纳米之间。相比纤维素，纳米纤维素具有更大的比表面积、更好的可分散性和更好的物理和化学性质控制能力。它具有优异的生物相容性，在生物医学、环境治理、食品包装等领域具有广泛应用前景。

总之，纤维素和纳米纤维素在形态、物理性质和应用方面存在明显差异。

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纳米纤维素的研究进展

作者：陈逸飞

来源：《农家科技下旬刊》2018年第05期

摘 要：纳米纤维素是指利用生物法、物理法或酸法将纤维素分离并提取出的纳米级纤维素晶体，在食品、药品等行业有着广阔的发展前景，本文综述了海内外纳米纤维素的制备和研究进展。

关键词：纳米纤维素 ；研究进展 ；制备

纳米纤维素可分散在水溶液中成为相对稳定的胶体，有天然纤维素的生物降解性、可持续再生性等机能，并可进一步水解、细纤维化，很多性能可媲美高分子复合材料 ，被普遍应用于众多行业。

本文主要根据海内外的有关文献报道综述了利用不同材料及方法制取纳米纤维素的研究进展。

一、国内纳米纤维素研究进展

1.棉短绒纳米纤维素制备研究

Guan Ying Ting 等研究了棉短纳米纤维素的制备：

（1）预处理：首先在 80 ℃烤箱中将短棉绒纤维干燥 2 小时并切成 2厘米长 ， 后使用粉碎机将其切成长度为0.5毫米的纤维 。

（2）酸解：取5 g处理过的棉短绒纤维与 300 毫升 64 %的硫酸混合 ， 于室温下充分搅匀， 离心以除去酸液 。

（3）将300毫升蒸馏水和离心产物制成悬浮液 ， 置入容积为500毫升的塑料容器。

（4）将装有悬浮液的容器进行超声处理 ， 冰浴冷却避免过热，共4小时。

（5）离心除去残余硫酸。

2.竹浆纳米纤维素制备研究

杨少丽等研究了利用经过硫酸盐法或烧碱法处理过后的竹浆制取纳米纤维素。 龙源期刊网

流程为：质量分数为55 %硫酸溶液与一定质量竹浆混合，超声预处理，后在预设温度下水解，获得悬浮液，后离心并洗涤至 pH 6至7，产物进行超声处理并干燥，得纳米纤维素。并进行了了单因素实验并用响应面法进行优化。

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纳米纤维素研究进展　

薛　杰　

（浙江农林大学　浙江杭州　３ｌ１３００）　

作者简介：薛杰（１９９４．０２一），性别：男，汉，籍贯：海南省琼海市，学历：本科。　

摘要：纳米纤维素作为纤维素基纳米材料的代表。不但保留了天然纤维素的性质，同时赋予纳米粒子以高强度、高结晶性、高比表面　

积、高抗张强度等特性，能够明显改善材料的光、电、磁等性能，在复合材料、精细化工、医药载体、药物缓释等领域具有广阔的应用　前景　概括了目前纳米纤维素的主要制备方法：机械法、化学法和生物法，同时综述了纳米纤维素的应用状况，指出了纳米纤维素的制　

备及应用方面需要解决的主要问题及今后的发展方向。　

关键词：纳米纤维素；制备；纳米材料；应用　中图分类号：ＴＱ３５３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—５８３２（２０１７）０１—０２７０—０１　

１　纳米纤维素的性质　接枝聚合物，不仅能够改善纳米纤维素在极性和非极性介质中的　

１．１纳米纤维素的形态　分散稳定性，而且能赋予纳米纤维素特殊的功能性。　

国内外研究中所制备的ＮＣＣ主要有棒状、颗粒状、网络状三　Ｃｈｅｎｇ等以碳二亚胺为催化剂，在室温条件下将ＴＥＭＰＯ氧化　种形态。原料来源不同，制备的ＮＣＣ的形态、尺寸有差异。　后的纳米纤维素与端氨基聚乙二醇进行接枝反应，由于纳米纤维　

三种形态的纳米纤维素中，棒状纳米纤维素，纤维细长，长　素上接枝的聚合物分子链之间的空间位阻排斥作用，改性后的纳　径比最大；颗粒状纳米纤维素，纤维长度较短，长径比最小，比　米纤维素在多种不同介质中都具有良好的分散性，而且其分散性　

表面积最大，化学反应活性最高；网络状的纳米纤维素不但保留　能不受介质离子强度的影响。　了微细纤维的形态而且尺寸达到了纳米尺度，与其他材料有较强　２．３纳米纤维素在凝胶材料中的应用　

的亲和力。　将纳米纤维素用于聚合物基质中制备凝胶纳米复合材料，可　１．２纳米纤维素的流体力学性质　以提高复合凝胶的结构稳定性，增强其弹性模量，目前纳米纤维