纳米纤维素的制备
纳米纤维素的制备
纳米纤维素的制备一、本文概述随着科技的不断进步和纳米技术的迅猛发展，纳米纤维素作为一种新兴的纳米材料，已引起广大科研工作者和产业界的极大关注。
纳米纤维素，顾名思义，是指纤维素的纳米尺度形态，其独特的物理和化学性质使得它在多个领域具有广泛的应用前景。
本文旨在全面介绍纳米纤维素的制备方法，包括其基本原理、技术流程、影响因素以及优缺点等方面，以期能为相关领域的研究者和从业者提供有益的参考和指导。
文章将首先概述纳米纤维素的基本性质和应用领域，阐述其作为一种高性能纳米材料的重要性和研究价值。
随后，将详细介绍纳米纤维素的制备技术，包括化学法、物理法、生物法等多种方法，并分析各种方法的优缺点及适用范围。
在此基础上，文章还将探讨影响纳米纤维素制备的关键因素，如原料来源、处理条件、反应机理等，并对制备过程中可能出现的问题和解决方案进行讨论。
本文将对纳米纤维素制备技术的未来发展趋势进行展望，分析其在不同领域的应用前景和潜在的市场价值，以期推动纳米纤维素制备技术的进一步发展，为相关产业的可持续发展做出贡献。
二、纳米纤维素的制备原理纳米纤维素的制备主要基于纤维素的结构特性和化学反应原理。
纤维素作为一种天然高分子多糖，由β-1,4-糖苷键连接的葡萄糖分子链组成，这些链在植物细胞壁中以微纤维的形式存在。
纳米纤维素的制备过程就是将这些微纤维进一步分解、细化，直至达到纳米级别。
制备纳米纤维素的主要原理包括物理法、化学法和生物酶解法。
物理法主要利用机械力、高压均质化等手段，通过破坏纤维素纤维的结晶结构，将其细化到纳米级别。
化学法则通过引入化学试剂，如酸、碱或有机溶剂，来改变纤维素的化学性质，使其更易于分解。
生物酶解法则是利用特定的酶类，如纤维素酶，来催化纤维素的降解过程，生成纳米纤维素。
在这些方法中，生物酶解法因其环保、高效且能保持纤维素原有性质的特点，越来越受到研究者的关注。
通过选择适当的酶类和控制反应条件，可以实现对纤维素的高效降解，生成具有优良性能的纳米纤维素。
纳米纤维素的制备方法
纳米纤维素的制备方法
纳米纤维素的制备方法通常是通过化学氧化还原法或机械法实现的。
1. 化学氧化还原法：将天然纤维素处理成含羧基（COOH）的化学物质，然后使用还原剂还原羧基为羟基（OH），最终得到纳米纤维素。
这种方法需要使用化学试剂，如硫酸、亚硝酸钠等，需要进行实验室操作。
2. 机械法：通过在微米尺度下进行机械剪切、破碎等力学处理来制备纳米纤维素。
这种方法适用于天然纤维素的制备，例如木质纤维素。
对比化学氧化还原法，该方法更加简单，易于操作，但纳米纤维素的质量和稳定性较差。
以上两种方法在纳米纤维素的制备中被广泛使用，但目前还存在一些问题需要解决，例如成本、环境友好性、纳米纤维素的稳定性等。
纤维素纳米晶体的制备及其应用
纤维素纳米晶体的制备及其应用纤维素纳米晶体是一种高度结晶度的纤维素微晶，它在形态和化学性质上都与传统的纤维素不同。
纤维素纳米晶体以其特殊的性质，成为广泛应用于材料科学、化学和生物学等领域中的新型材料。
本文将介绍纤维素纳米晶体的制备及应用。
一、纤维素纳米晶体的制备纤维素纳米晶体的制备主要分为两个步骤：纤维素的水解和纳米晶体的制备。
其中，纤维素的水解包括预处理和水解两个步骤。
在预处理步骤中，纤维素通常与有机溶剂或表面活性剂进行混合，以改善纤维素的可溶性。
此外，还可以通过酸处理、氧化和酶解等方式改变纤维素的结构。
而纤维素的水解则是将纤维素微晶化为纳米晶体的过程。
通常采用的是酸水解法或酵素水解法。
酸水解法中，通常采用硫酸和盐酸作为水解剂，将纤维素水解为纳米晶体。
酵素水解法则是通过利用纤维素水解酶将纤维素水解为纳米晶体。
二、纤维素纳米晶体的应用纤维素纳米晶体是一种新型材料，具有广泛的应用前景。
纤维素纳米晶体的应用主要分为三个方面。
1. 材料科学领域纤维素纳米晶体具有高度结晶度和机械温度稳定性等优异性质，可以应用于新型复合材料、薄膜材料和晶体材料等领域。
具体来说，纤维素纳米晶体可以用于制备生物基材料、高强度的超纤维料、模板和纳米复合体等材料。
此外，纳米晶体还能应用于制备光学或电子器件等。
2. 化学领域纤维素纳米晶体有着良好的化学稳定性，并且具有很高的表面活性。
利用这些优势，纤维素纳米晶体可以应用于稳定乳液和乳化剂的制造，还可以用于制备高度效率的电解质、金属纳米粒子催化剂等化学领域中的新型材料。
3. 生物学领域纤维素纳米晶体具有天然来源和良好的生物相容性，因此在生物学领域中具有很高的应用潜力。
纤维素纳米晶体可以用于制备生物传感器、药物传递系统、细胞培养基和药物载体等生物学材料。
此外，纤维素纳米晶体还能与DNA和RNA等生物分子有良好的互作用，并且由于粒子的相互作用，所以可以形成高度结晶的纳米物质，具备良好的生物学性质和稳定性。
纳米纤维素材料的制备及应用研究
纳米纤维素材料的制备及应用研究随着科技的发展，纳米材料逐渐成为当今科技领域的热点之一。
在纳米领域中，纳米纤维素材料是一类非常具有潜力的纳米材料，它具有优异的力学性能和生物相容性，逐渐成为学术研究和工业应用领域的热门焦点。
本文将详细介绍纳米纤维素材料的制备过程及其在医学领域和环保领域的应用研究。
一、纳米纤维素材料的制备纳米纤维素材料的制备方法多种多样，目前常用的制备方法有静电纺丝法、自组装法、水热法和柔性模板法等。
其中，静电纺丝法是广泛应用的一种制备方法。
这种方法利用高压电场将聚合物或纤维素原液经快速喷射压缩成液滴，使液滴在空气中成为固体纤维，然后沉积在硅胶或金属板上，最后制备成所需的纳米纤维素材料。
另外，自组装法也是常用的制备方法之一。
这种方法是将纳米纤维素材料分散在水溶液中，利用毛细作用在基底表面形成纳米纤维素层，最后通过柔性模板法或屏蔽法制备所要求的材料。
以上的制备方法只是其中的两种，随着纳米领域的持续发展，还会出现更多的新型制备方法。
二、纳米纤维素材料在医学方面的应用1.生物医学应用纳米纤维素材料是一类生物相容性好、生物亲和性强的材料，因此广泛应用于生物医学领域。
如利用纳米纤维素材料制备的医用敷料，由于纤维素材料本身的天然生物相容性和天然的自凝性，所以具有良好的愈合效果。
同时，利用静电纺丝法制备的纳米纤维素材料几乎可以与人体细胞无缝结合，且能够释放生长因子和抗炎药物，有望成为生物医学领域的重大突破。
2.药物控释应用在制备纳米纤维素材料的同时，可以往材料中加入药物，制备成药物控释的纳米纤维素材料。
这种材料可以在人体内缓慢释放药物，减轻治疗的副作用和疼痛。
例如，利用静电纺丝法制备的医用敷料中加入了消炎药物质丁溴铵，可以在人体内缓慢逐渐释放，有效治疗创口感染。
三、纳米纤维素材料在环保方面的应用1.净水领域利用纳米纤维素材料制备的超滤膜可以有效地过滤水中的重金属离子、微生物等污染物质，提高水的净化度和净水速度。
纳米纤维素研究及应用进展
纳米纤维素研究及应用进展纳米纤维素是一种由植物细胞壁提取或微生物发酵得到的生物质材料，具有独特的纳米级尺寸和出色的物理、化学性能。
近年来，纳米纤维素因其出色的生物相容性、可降解性以及在能量储存、药物传递、环境治理等方面的应用潜力，受到了广泛。
本文将概述纳米纤维素的研究背景和意义，并详细介绍其制备方法、应用进展、研究现状与挑战以及未来应用前景。
纳米纤维素的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法主要包括高压静电纺丝、超临界流体纺丝等；化学法主要包括酸解、氧化还原等；生物法则利用微生物或植物细胞壁提取。
不同制备方法得到的纳米纤维素在形貌、尺寸和性能上略有差异。
纳米纤维素在许多领域中都有着广泛的应用。
在生物医学领域，纳米纤维素因其生物相容性和可降解性，可用于药物载体、组织工程和生物传感器等。
在能源领域，纳米纤维素可作为电极材料用于超级电容器和锂离子电池等。
纳米纤维素在环保、材料科学等领域也有着广泛的应用。
当前，纳米纤维素研究面临着许多挑战。
制备方法的优化和绿色生产是亟待解决的问题。
化学法制备过程中产生的废弃物可能会对环境造成污染，因此需要开发环保、高效的制备方法。
纳米纤维素的尺度、形貌和性能调控是研究的重要方向。
纳米纤维素的量产化、应用领域的拓展以及其在复合材料中的作用机制等方面也需要进一步探索。
随着科技的不断进步，纳米纤维素的应用前景十分广阔。
在生物医学领域，纳米纤维素作为药物载体和组织工程材料的应用将进一步拓展。
在能源领域，随着可再生能源需求的增加，纳米纤维素作为储能材料的应用前景将更加明朗。
纳米纤维素在环保、材料科学等领域也将发挥更重要的作用。
纳米纤维素作为一种重要的生物质材料，具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。
随着对纳米纤维素制备、性能和应用研究的深入，其在生物医学、能源、环保、材料科学等领域的应用将进一步拓展。
未来，纳米纤维素的研究将更加注重绿色生产、可持续性和规模化应用，为推动纳米科技和生物质材料的发展提供新的机遇和动力。
纳米纤维素的最新制备研究Ⅱ.机械法
第28卷第4期2020年12月纤维素科学与技术Journal of Cellulose Science and TechnologyV ol. 28 No. 4Dec. 2020文章编号：1004-8405(2020)04-0056-07 DOI: 10.16561/ki.xws.2020.04.01纳米纤维素的最新制备研究Ⅱ. 机械法张燕1，左盼盼1，王超君1，元佳丽1，徐天和1，王慧庆1*，卢芸2*（1. 合肥工业大学化学与化工学院高分子系，安徽合肥230000；2. 中国林业科学研究院木材工业研究所，北京100091）摘要：“纳米纤维素的最新制备进展Ⅰ”的续篇Ⅱ，重点阐述了高压均质法、球磨法、微波辅助法、亚临界水解法、双螺杆挤出法等机械法，综合分析了纳米纤维素各种机械制备方法的应用条件和优缺点。
其中球磨法结合非极性溶剂可获得亲油晶面暴露的新型纤维素纳米材料，亚临界水解法绿色环保且成本较低，双螺杆挤出法作为一种新的机械处理法相比于传统机械法能耗更低。
更进一步地，介绍了纳米纤维素在国内外最新的产业化状况，旨在促进农林纳米纤维素资源的绿色、高效、低成本、可持续开发和高值利用。
关键词：纳米纤维素；制备；纳米纤丝；纤维素纳米晶；纳米晶须中图分类号：TQ352 文献标识码：A众所周知，纤维素是地球上储量最丰富的生物质资源，全球年自然再生量约1 800亿吨[1]。
通过化学或机械等方法从天然纤维素中制备的纳米纤维素不仅保留了天然纤维低成本、可再生、无毒、可生物降解等优势，还具有纳米层级的独特性质。
广泛应用于机械增强材料[2-3]、生物医学材料[4-5]、吸附材料[6-7]、催化材料[8-9]、阻燃材料[10]、包装材料[11-12]、储能材料[13-14]等领域。
纳米纤维素主要分为3类：纤维素纳米晶体（Cellulose Nanocrystal, CNC或Cellulose Nanowisker, CNW）、纤维素纳米纤丝（Cellulose Nanofibrils, CNF）和细菌纤维素（Bacterial Cellulose, BC）[15]，本文主要讨论前两种。
纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究共3篇
纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究共3篇纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究1纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究纤维素是天然存在于植物细胞壁中的一种聚糖，其在工业、农业等领域中有着广泛的应用。
随着纳米技术的发展，纳米纤维素纤维的制备和应用也逐渐引起人们的关注。
纳米级的纤维素纤维是指纤维素在尺寸上达到了纳米级别，其直径一般在5-100纳米之间。
这种纳米纤维素纤维所具有的特殊性质，使得它在材料科学、医学、环境生态等领域具有广泛的应用前景。
然而，想要制备具备纤维素纳米级特征的纤维不是一件容易的事情。
传统的制备方法包括化学法、生物法和物理法等。
其中最为流行的是化学法，但由于该方法的副产物会对环境造成污染，并且该方法需要使用大量的化学药品。
因此，制备具备纳米级纤维素特征的纤维的研究局限于应用领域和研究水平不够高的地区。
随着科技的发展，一种新型的方法-电纺法逐渐走入人们的视野。
电纺技术被认为是制备纳米纤维素纤维的最佳方法之一。
其制备方法简单、成本低廉，而且不对环境造成污染。
电纺法的实现需要特殊的纺丝设备。
该设备将纤维素加入到有机溶剂中，再将该溶液通过电极的高压作用下产生电纺。
由于电极间的电场，这种方法可以制备出具有纳米级直径的纤维素纤维。
同时，这种方法还可以通过控制电纺设备的缺陷和拉伸条件来控制纤维素纤维的直径和质量。
纳米纤维素纤维的应用具有广泛的前景。
目前，它在生物医学、环境科学、电子工业、纸浆生产等领域都得到了广泛的应用。
例如，在生物医学领域，纳米纤维素纤维可以用于制备生物传感器、药物给药系统等，它的表面积大，更容易与细胞结合，具有良好的生物相容性。
而在环境科学领域，纳米纤维素纤维可以用于制备新型的油污染物吸附材料，具有高效，低成本的特点。
此外，在纸浆生产领域，纳米纤维素纤维可以替代传统的成纸材料，制成环保型的纸张。
总之，纳米纤维素纤维的制备和应用是纳米技术所涉及的一个热门领域。
电纺法被认为是制备高质量的纳米级纤维素纤维的最有效方法之一。
硫酸水解微晶纤维制备纳米纤维素及其性能表征-
硫酸水解微晶纤维制备纳米纤维素及其性能表征*通过硫酸水解和超声结合的方法，把微晶纤维素制备成纳米纤维素，采用56%的硫酸把微晶纤维素在40℃水浴水解1h，再用80%的功率超声3h，制得的纳米纤维素的固含量为1.70%，粒径分布在70nm-1500nm之间，电镜照片下呈棒状。
标签：纳米纤维素；制备；粒径；形貌分析；性能表征目前，纳米纤维素的原料来源众多，可通过物理、化学、生物等多种方式制成得到[1-2]，文章中纳米纤维素是采用硫酸水解微晶纤维（MCC）的方法制成，微晶纤维素的长度大于1？滋m，它是由纤维素晶须聚集成的，纤维素晶须是纤维素在经过酸解和超声处理后不定形区断裂产生的一种棒状材料，在干燥时纤维素晶须之间的氢键会相互作用使之聚集就形成了微晶纤维素[3-6]。
采用一定量的微晶纤维素缓缓放入浓度为56%的硫酸溶液中，进行热水浴处理，直到微晶纤维刚好全部水解在硫酸中，用离心机进行离心洗涤，得到的溶液装入透析袋中透析2-3天，然后使用超声波破碎仪将纤维素颗粒变小，最后冷冻干燥得到纳米纤维素固体粉末状颗粒，对得出的样品进行粒径分析与形貌分析。
研究纳米纤维素的微观特征。
1 实验原料与仪器1.1 实验原料MCC（微晶纤维素），柱层析97%（上海金穗生物科技有限公司）；硫酸，分析纯98%（南京化学试剂有限公司）；25L蒸馏水（自制）1.2 实验仪器数显三用恒温水箱，HH-600（金坛市国旺实验仪器厂）；离心机，TDL-40B （上海安亭科学仪器厂）；超声破碎仪，BILON-500（上海比郎仪器有限公司）；冷冻干燥机，LGJ-10C（北京四环科学仪器厂）；激光粒度分析仪，Winer2005（济南微纳仪器有限公司）；电热恒温鼓风干燥箱，DHG-9523A（上海精宏实验设备有限公司）；热场发射扫描电子显微镜，JSM-7600F（日本电子株式会社）2 制备纳米纤维素步骤2.1 酸处理称取4份10gMCC，量取4份100ml的浓度为56%的浓硫酸，将MCC缓缓放入硫酸中，加入MCC的同时要不断震荡锥形瓶中的硫酸，防止MCC在里面结块，导致后面不易水解，然后进行热水浴处理，水浴温度设置为40℃，水浴时间50min-60min，直到刚好MCC全部水解。
纳米纤维素碱法制备及光谱性质
红外光谱分析采用 美国 Ｔ ｅｍｏｅｅｔｏ 司 Ｎｉ ｌ ８ ｈ ｒ ｌｃ 公 ｒ ｃ ｅ ３０ ｏｔ 型傅里叶红外 变换光谱仪 （ ＴＩ ） Ｆ Ｒ ，测定纳米纤维 素的 Ｉ Ｒ吸 收特征谱带 ， 分辨率 ： Ｉ ， ４Ｃ Ｉ 扫描次数 ： ２次 ・ ， Ｔ ３ Ｓ 测量
范 围 ： ０ ￣ ４ ０ｃ ４００ ０ ｍ 。
中图 分 类 号 ： ３ ． ０６６ １
山东瑞泰化 工有 限公 司；盐 酸 ，国药集 团 化学 试剂 有 限公
引 言
纤 维 素 是 棉 花 、木 材 、亚 麻 、草 类 等 高 等 植 物 细 胞 壁 的
司， 分析纯 ； 次氯酸钠 ，广东省化 学试剂工程 技术研究 开发
中心 ，分 析 纯 。
第３卷 ， ７ ０ 第 期
２０ １０ 年 ７月
光
谱
． ０ Ｎｏ ７ ｐ １ ７ — ８ ９ １３ ， ． ，ｐ ８ ６１ ７
Ｓ ｅｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃｒ ｌ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔ ａ ａｙ ｉ Ａｎ ｌ ｓｓ
Ｊ ｌ，２ １ ｕｙ ０ ０
纳米 纤维 素碱 法 制备 及光 谱 性质
唐丽荣，黄 彪 ，戴达松 ，欧 文，林 炎平 ，陈学榕
福 建农 林 大 学 材 料工 程 学 院 ，福 建 福 州 ３ ００ ５０２
摘
要
在纳米尺寸 范围操控纤维素分 子， 由此创 制出具有优异 功能的新纳米材料 是纤维素科学 的前 沿领
域 。纳米纤维 素作为一种可再生生物材料已成 为国内外研究热点 ，研究开发新 型的简单 、 色、低能耗 、快 绿 速 、高效 的纳米纤维素制备方法显得尤为重要。该研究 采用简 易可行 的碱 性水解 法制备得 到粒径较小且 分 散性较好 的纳米纤维素 。同时采用了电子显微镜 、ｘ射线粉末 衍射仪和傅 里叶红外 光谱仪对 所制备纳米 纤 维素进行 了表征 ， 研究 了其结构与谱学性质。所制备样品为准球 形纳米纤 维素 ，颗粒尺寸 约为 ２ ￣４ ｉ， ０ ０ｎｎ 样 品仍属于纤维素 Ｉ型 ， 结晶度为 ７ ． １ ，晶粒平均尺寸 为 ３ ｒ。结 果表明 ，碱水解法 制备纳米纤 维 ９ ７ ～６ｎｎ
竹纳米纤维素的制备
竹纳米纤维素的制备
竹纳米纤维素的制备包括以下步骤：
1. 竹材的处理：首先，将竹子切割成小块，并去除表面的皮和节点部分。
然后，将竹块浸泡在化学溶液中，如氢氧化钠溶液或氢过氧化氢溶液中，以去除竹纤维素中的非纤维素物质。
2. 纤维化：将经过处理的竹块经过粉碎处理，得到竹纤维素纤维。
可以通过机械方法，如高速切碎或者磨碎来实现。
3. 纳米化：将竹纤维素纤维进行进一步加工，使其变成纳米尺寸的纤维。
常用的方法包括酸法和机械法。
- 酸法：将竹纤维素纤维浸泡在酸性溶液中，如硫酸或盐酸溶
液中，通过酸水解的方法将纤维素分解成纳米尺寸的纤维。
- 机械法：使用高压破碎或高能球磨等方法将纤维素纤维进行
机械切割，使其达到纳米尺寸。
4. 纤维素纳米纤维的提取：将纳米化的竹纤维素纤维进行过滤或离心等处理，将纳米纤维素从溶液中提取出来。
5. 纳米纤维素的干燥：将提取出的纳米纤维素进行适当的干燥，如自然风干或真空干燥等方法，得到最终的竹纳米纤维素产品。
总之，竹纳米纤维素的制备需要经过竹材处理、纤维化、纳米化、纤维素纳米纤维的提取和干燥等步骤。
具体的制备方法可根据不同的纳米纤维素产品要求进行调整。
纳米纤维素的制备
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二、纳米纤维素的制备
优点 植物纤维素是自然界蕴藏最丰富的可再生资 源。天然纤维素来源丰富，价格低廉，密度 低于无机纤维,具有较高的模量和拉伸强度， 另外，其具有生物降解性和可再生性。纤维 素降解到纳米级后,不但具有纤维素的基本结 构与性能,还具有纳米颗粒的特性,如巨大的比 表面积、超强的吸附能力和高的反应活性,此 外可以提高其在复合材料基体中的分散性和 相容性.
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NCC的制备方法（五）
将微晶纤维素置于一定量NaClO 溶液中反 应12～24 h ,然后加入HCl 中止反应, 接着 采用超声波处理30 min 以分散样品, 离心洗 涤数次至溶液出现乳白色胶体, 将胶体置于 透析袋中数天脱盐, 即得到纳米纤维素胶体, 再经真空冷冻干燥24 h 即可得到纳米纤维 素粉末。
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OUTLINE
纳米技术和纳米纤维素 纳米纤维素纤维的制备方法 一些想法
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一、纳米技术和纳米纤维素
纳米技术是对材料,设备和系统的创造和应用, 这些材料设备及系统是由纳米级物质来支配 的,也就是说是在原子,分子,超分子结构和以 纳米为长度单位的水平上形成的.
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专利：一种棒状纳米纤维素制备方法
实例：将10克棉纤维分散在200克质量百分浓度为 60%的硫酸水溶液中，在45℃温度条件下进行单模 微波辐射水解，单模微波辐射功率为100W，辐射 时间5分钟，得到水解液；所得到的水解液中加入 蒸馏水，使水解液稀释至10倍体积，再将稀释后的 水解液在10000rpm转速条件下离心分离3次；取 沉淀物进行透析2天，所用透析膜的截留分子量为 8000；透析后经孔径为0.45微米的滤膜过滤，滤 液经过200W的超声分散35分钟，得到稳定的棒状 纳米纤维素纤维悬浮液，其中纳米纤维素纤维直径 为5-10纳米，长度路线
粉体材料相关知识(一)
63中国粉体工业 2019 No.4粉体材料相关知识（一）纳米纤维素是通过化学、物理、生物或者几者相结合的手段处理纤维得到的直径<100nm，长度可到微米的纤维聚集体。
1.纳米纤维素简介纳米纤维素是通过化学、物理、生物或者几者相结合的手段处理纤维得到的直径<100nm，长度可到微米的纤维聚集体。
它们具有优异的机械性能、巨大的比表面积、高结晶度、良好的亲水性、高透明度、低密度、良好的生物可降解性与生物相容性以及稳定的化学性质，纤维素表面裸露出大量羟基，使纳米纤维素具有巨大的化学改性潜力。
因此，纳米纤维素在生物制药、食品加工、造纸、能源材料、功能材料等领域的应用研究日益受到人们的重视。
纳米纤维素通常还被称为纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystals，CNCs；canocrystalline cellulose，NCC)、纳米纤丝纤维素(nanofibrillated cellulose，NFC)、纤维素纳米晶须(cellulose nanowhisker，CNW)、纤维素纳米颗粒(cellulose nanoparticle，CNP)等。
图1 自然界中几种纤维素来源图2 纤维素化学结构式按照纳米纤维素的形貌、粒径大小及原料来源的不同，纳米纤维素主要分为3种类别，如表1所示。
如果在分子水平上对纤维素纳米结构进行设计与剪裁，调控纤维素纳米结构的形成，选择性构筑并组装出纳米结构的纤维素功能材料，发展可控制造纤维素材料纳米结构的定向设计与构筑的理论和方法，在此基础上研发出绿色、高效制备纤维素高值化材料的方法具有重要的研究意义。
中国粉体工业 2019 No.464图3 纳米纤维素制备的两种主要方法图4 制备纳米纤维素的机械处理方法2.2 化学法纤维原料来源不同，得到的纳米纤维素尺寸分布也不同：以棉花、木材、微晶纤维素为原料制备的纳米纤维素粒径分布较窄，宽度5～10 nm，长度100～300 nm，结晶度较高；以细菌、被囊类动物纤维为原料制备的纳米纤维素粒径分布较宽，宽度5～60 nm，长度几微米。
纳米纤维素的制备及应用研究进展
直径 ５ ～ ７０ ｎｍ，
长度 １００ ～ ２５０ ｎｍ
低分子量糖，醇类
细菌合成
直径 ２０ ～ １００ ｎｍ
纤维素微纤丝（ ＭＦＣ）
１ 纳米纤维素的制备方法
径 １０ ～ ３０ ｎｍ、长度 ５０ ～ ２００ ｎｍ 的棒状纳米纤维素
素无定形区分子排列松散，从天然纤维素中提取分
纳米纤维素的最优工艺条件为：反应时间 ２０４ ｍｉｎ、
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ； ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ； ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；广义上是指至少有一维空间尺
（ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ， ＣＮＰ） 等 ［１］ 。 按照纳米纤维
纤 维 素 纳 米 晶 体 （ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ， ＣＮＣｓ；
理，或是将用于制备纳米纤维素的纤维原料进行羧
低；磷酸对纤维素的溶解能力强，溶解速度快，不易
物理、化学或者酶处理的方法对纤维原料进行预处
甲基化预处理
［１２］
，在纤维表面引入电荷，然后再进
纳米纤维素对纤维素降解损伤小，操作简单，成本
因反应 时 间 过 长 而 导 致 纤 维 素 的 过 度 降 解。 欧
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。 进一步对纳米纤维素的结构进行调控，在纳米尺度操控纤维素
超分子聚集体，进行结构设计并组装出稳定的功能性纤维素基纳米材料，即可以纤维素为原料构建具有优异性
能的生物质材料，这也正是目前生物质材料和纤维素科学领域的研究热点。 概括了目前纳米纤维素的主要制备
素主要分为 ３ 种类别，如表 １ 所示。 如果在分子水
纳米纤维素的制备【纳米纤维素的表征-制备及应用研究】
纳米纤维素的制备【纳米纤维素的表征\制备及应用研究】1、前言纤维素主要由植物的光合作用合成,是自然界取之不尽,用之不竭的可再生天然高分子,除了传统的工业应用外,任何交叉结合纳米科学、化学、物理学、材料学、生物学及仿生学等学科进一步有效地利用纤维素资源,开拓纤维素在纳米精细化工、纳米医药、纳米食晶、纳米复合材料和新能源中的应用,成为国内外科学家竞相开展的研究课题。
在纳米尺寸范围操纵纤维素分子及其超分子聚集体,设计并组装出稳定的多重花样,由此创制出具有优异功能的新纳米精细化工品、新纳米材料,成为纤维素科学的前沿领域[1]。
1.1 纳米纤维素的特性纳米纤维素是令人惊叹的生物高聚物,具有其它增强相无可比拟的特点:其一,源于光合作用,可安全返回到自然界的碳循环中去;其二,既是天然高分子,又具有非常高的强度,杨式模量和张应力比纤维素有指数级的增加,与无机纤维相近。
纳米管是迄今能生产的强度最高的纤维,纳米纤维素的强度约为碳纳米管强度的25％,有取代陶瓷和金属的潜质;其三,比表面积巨大,导致其表面能和活性的增大,产生了小尺寸、表面或界面、量子尺寸、宏观量子隧道等效应[2]。
1.2 纳米纤维素分类纳米纤维素超分子以其形貌可以分为以下3类:纳米纤维素晶体(晶须)、纳米纤维素复合物和纳米纤维素纤维。
1.2.1 纳米纤维素晶体利用强酸水解生物质纤维素,水解掉生物质纤维素分子链中的无定形区,保留结晶区的完整结构,可以制得纳米微晶纤维素。
这种晶体长度为10nm～1μm,而横截面尺寸只有5～20nm,长径比约为1～100,并具有较高的强度。
若再进一步对纳米微晶纤维素进行强酸水解处理或高强度超声处理,将会得到形态尺寸更加精细的纤维素纳米晶须[3],纳米晶须具有比纳米微晶纤维素更高的比表面积和结晶度,使其在对聚合物增强方面可发挥出更大的作用。
1.2.2 纳米纤维素复合物纳米尺寸的纤维素用于复合物性能增强,归因于纳米纤维索高的杨氏模量和微纤丝的均匀分布。
纳米纤维素制备及其在硝化棉基发射药中的应用
第42卷第5期兵工学报Vol.42No.5 2021年5月ACTA ARMAMENTARII May2021纳米纤维素制备及其在硝化棉基发射药中的应用俞青源1,王文俊1,孙美玲1,唐方圆2,赵静2,邵自强1（1.北京理工大学材料学院，北京100081；2.泸州北方化学工业有限公司，四川泸州646605）摘要：采用磷酸溶解再生法制备纳米纤维素，为促进纤维素的溶解，利用尿素水溶液对纤维素进行预处理。
分别采用红外光谱、X射线衍射和透射电子显微镜等手段对不同制备阶段产物的组成、结构和形貌进行了分析和表征。
将得到的纳米纤维素添加到硝化棉基发射药中，考察了其理化性能、低温落锤破碎和简支梁冲击强度的变化规律。
结果表明：在不改变发射药制备工艺前提下,添加质量分数1.68%的纳米纤维素不会改变发射药的理化性能，但使其低温落锤破碎率由70%降低为20%，低温冲击强度提高30%。
关键词：纳米纤维素；发射药；硝化棉；冲击性能中图分类号：TQ562+.21；TJ55文献标志码：A文章编号：1000-1093（2021）05-0955-06DOI：10.3969/j.issn.1000-1093.2021.05.007Preparation of Nanocellulose and Its Application inNitrocellulose-based Gun PropellantYU Qingyuan1,WANG Wenjun1,SUN Meiling1,TANG Fangyuan2,ZHAO Jing2,SHAO Ziqiang1(1.School of Material Science and Engineering,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China；2.Luzhou North Chemical Industry Co.,Ltd.,Luzhou646605,Sichuan,China)Abstract:Nanocelluloses were prepared via a process of dissolution in phosphoric acid followed by regeneration in water.To facilitate the dissolution,the cellulose was pre-treated with aqueous urea solution.The composition,structure,and morphology of the materials in different preparation stages were studied by infrared spectroscopy(FTIR),X-ray diffraction(XRD)and transmission electron microscopy (TEM),respectively.The nanocelluloses were added into the nitrocellulose-based gun propellant as the reinforcement,and the physicochemical properties,low temperature drop hammer crushing and impact strength were tested.The results show that the physicochemical properties of the propellant are not changed after nanocelluloses with mass fraction of1.68%are added.However,the low temperature drop hammer crushing ratio is reduced from70%to20%,and the low temperature impact strength is increased by30%.Keywords:nanocellulose;gun propellant;nitrocellulose;impact property0引言纳米纤维素指的是至少有一维尺寸达到100nm以下的纤维素粒子[1]o除了保有纤维素的可降解、可再生等环保特性,纳米纤维素还具有纳米材料所特有的精细结构和小尺寸效应。
纳米纤维素的制备
纳米纤维素的制备纳米纤维素是一种由纤维素分子构成的纳米级颗粒，具有很高的比表面积和生物相容性，因此在医学、食品、材料等领域得到广泛的应用。
本文将介绍纳米纤维素的制备方法及其应用。
一、纳米纤维素的制备方法1.机械法制备机械法制备是将天然纤维素通过机械剪切、研磨等方式进行加工，使其达到纳米级尺寸。
这种方法简单易行，但是需要大量的能量，且纳米纤维素的纯度较低。
2.酸碱法制备酸碱法制备是将天然纤维素通过酸碱反应进行加工，使其达到纳米级尺寸。
这种方法制备的纳米纤维素纯度较高，但是需要较长的反应时间。
3.生物法制备生物法制备是通过微生物的代谢作用将天然纤维素转化为纳米级颗粒。
这种方法制备的纳米纤维素具有良好的生物相容性，但是需要较长的培养时间。
4.气相法制备气相法制备是将天然纤维素通过高温高压的气相反应进行加工，使其达到纳米级尺寸。
这种方法制备的纳米纤维素纯度较高，但是需要较高的制备成本。
二、纳米纤维素的应用1.医学领域纳米纤维素可以作为药物载体，将药物包裹在纳米纤维素内部，提高药物的生物利用度。
同时，纳米纤维素具有良好的生物相容性，可以用于制备生物医学材料。
2.食品领域纳米纤维素可以作为食品添加剂，用于增加食品的黏稠度和口感，同时还可以提高食品的贮存寿命。
3.材料领域纳米纤维素可以作为纳米材料的原料，制备出具有良好力学性能和导电性能的材料。
同时，纳米纤维素还可以用于制备纳米纤维膜，用于过滤和分离。
纳米纤维素作为一种新型材料，具有广泛的应用前景。
随着制备技术的不断进步和应用领域的不断扩展，纳米纤维素的应用将得到更广泛的推广和应用。
纳米纤维素的制备 PPT课件
什么是纳米纤维素？
棉 丝纤蛋白 木浆
高温强酸 物理搅动
纤维素的杆状的纳米晶体 100纳米 ，宽度低于10纳米
二、纳米纤维素的制备
优点
植物纤维素是自然界蕴藏最丰富的可再生资 源。天然纤维素来源丰富，价格低廉，密度 低于无机纤维,具有较高的模量和拉伸强度， 另外，其具有生物降解性和可再生性。纤维 素降解到纳米级后,不但具有纤维素的基本结 构与性能,还具有纳米颗粒的特性,如巨大的比 表面积、超强的吸附能力和高的反应活性,此 外可以提高其在复合材料基体中的分散性和 相容性.
纳米纤维素纤维的制备
OUTLINE
纳米技术和纳米纤维素 纳米纤维素纤维的制备方法 一些想法
一、纳米技术和纳米纤维素பைடு நூலகம்
纳米技术是对材料,设备和系统的创造和应用, 这些材料设备及系统是由纳米级物质来支配 的,也就是说是在原子,分子,超分子结构和以 纳米为长度单位的水平上形成的.
纳米技术研究的是那些能被合理设计出来的 物质和体系,这些物质体系由于他们的尺寸很 小而能显示出新的,独一无二的并显著改善的 物理,化学和生物性能,现象和工艺.
工艺路线
纤维原料 粉碎过筛 碱煮除杂 氧化降解 纳米纤维素微晶 超声分散 漂洗 中和
NCC的制备方法（三）
NCC-Ⅰ的制备：在3.2 kHz 的超声波振动下， 将棉短绒在恒温25℃下浸渍于55%硫酸中2.5 h， 然后稀释硫酸中止反应，去离子水洗涤至pH=7， 水洗过滤后得5%的NCC-Ⅰ胶体。
Some thoughts
改进制备方法，高效制备、分离纳米微晶纤 维素
酶法(绿色木霉，Trichoderma Vride G)与 化学法结合？
纳米微晶纤维素表面选择性化学改性 纳米微晶纤维素在高分子复合材料中的应用
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化学进展第１９卷
类：缡米纤维素晶傣（晶须）、纳米纤维素复合物稳纳米纤维素纤维。
２。
ｌ纳米纤维素晶体
强酸承解植物、细菌、动物纤维素糯微晶纤缨索可制备纳米纤维素晶体（晶须）ｂ’１７’１引。
这种晶体长度为ｌＯｎｍ—ｌ站ｍ，丽横截面尺寸只有５—２０ｎｍ，长度与横截掰尺寸的毙为ｌ—１００。
Ｇｍｎｅ≈５０描述了纳米纤维素晶体的制备和表面改性，图１为用硫酸水解缨菌纤终素丽制备戆纳米纤维素。
Ｗ溅ａｍ等Ｈ＂震醋酸酯、马来酸酯、硫酸酯、三甲基硅烷对纳米纤维素晶体进行表面化学修饰。
这种表面改性的纳米纤维素晶体霹以震作复合材料燕的强化剡，铡如高效液相色谱分离材料、刺激响应材料等。
Ｇｒａｙ等㈤１研究了纳米纤维素晶体在高浓度、添加右旋糖酐等化合物翼重囱组装形成手性肉歹蘧的液最，予燥液最的缡米纤维素晶体悬浮液后形成焦点圆锥形的膜。
纳米纤维素晶体的杨式模数为１５０ＧＰａ左右，张力应为１０Ｇ琢左右汪¨。
缡米曩俸（豢须）既是天然高分子，又具有非常高的强度，因此既可以作为新型的纳米精细化工产品，又可以作为纳米增强剂。
图ｌ硫酸水解的细菌纤维素的熙微照片㈨
弱ｇ。
ｌ谨鹾洳豫《ｓｌｌ弧糠ｅ一∞避量ｌｙ酬ｙ勰莲融戚搽ｃｅＨｕ】０８ｅｓ【５］
２。
２纳米纤维素复合物
将纤维素与复合的另一材料混合，加入适宜的Ⅳ－甲基喝帐Ⅳ－氧化物／Ⅳ－甲毖吡咯烷酮／水、氯化镪，Ⅳ，Ⅳ．二甲基乙酰胺∞ｏ、船擎基吗转Ｉ、『，氧化物，水等纤维素溶剂，通过（１）溶裁浇铸后真空或者常压下挥发掉溶剂、（２）冷冻干燥、（３）热压法或者（４）挤压法可获季馨在一维足寸上为ｌ—ｌ∞ｎｍ的纤维素的复合物∞崩ｊ。
图２为溶剂浇铸的纤维素．聚乳酸纳米复合物的原子力显微照片瞠引。
普通有机聚合物膜片的杨＆模数一般在５ＧＰａ以下，｛悉纯缡米纾维素获制成于膜，其杨氏横量可超越１５ＧＰａ。
经热压处理后，纳米纤维素膜的杨氏模量可与金属铝相当，如此高豹扬民模量是叁予纳米级超缨纾维丝的高结晶度程纤维之阉的强大拉力所造成的∞㈡３。
因貌缡米纤维素复合物的强度高，热膨胀系数低，同时透光率鬻‘２引。
豳２低温切片极裁备黪溶剂浇铸鲍终缍素．聚乳酸续米复合物的琢予力显微镜的褶衬象（Ａ）和形貌象（Ｂ）汹３
Ｆｉｇ．２ＡＦＭｐｈａｓｅｃｏｎｔｒａｓｔｉｍａｇｅ（Ａ）ａｎｄｔｏｐｏ目＿ａｐｈｙｉｍａｇｅ（Ｂ）《ａｃ巧ｏｍｉ∞ｔｏｍｅｄｓｕ舷ｅｅ《ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎ－ｃ鹅ｔｅｅ娃越ｏｓｅ—
ｐｏ垮（１ａｃｔｉｃａｃｉｄ）ｎａｎｏｅｏｍｐ０８ｉｔｅ强３
２．３纳米纤维素纤维
续米纾缀素纤维是扶纾维素滚液中电纺纱裁备直径为８０—７５０ｎｍ的微细纤维素纤维怛６】，如图３所示。
将纤维素连接溶解于乙二胺／硫氰酸盐、Ｍ甲基吗冁蕊氧讫物７浆甲基哦咯烷醮≠水、氯诧镶，群，磐二甲基乙酰胺、Ⅳ．甲基吗眯Ⅳ－氧化物／水等纤维素溶剂中，调整溶荆系统、纤维素的分子量、纺纱条件稻纺纱后处理露泼获得徽细的、于的、稳定的缡米纤维索纤维仞瑚］。
既可以用作纺织的原材料，也可以用作超滤膜等膜分离。
圈３由９％纤维素，似甲基吗啭Ⅳ。
氧化物，水溶液电纺纱溯备的纤维黧微照片㈥
Ｆｉｇ．３ｓＥＭｉｍａｇｅｏｆｅｌｅｃｔｒ０８ｐｕｎ６ｂｅｒｓｆ洳ｍ９ｍ％ｃｅＵｔｌｌ０８ｅ，ＮＭＭＯ，ｗａｔｅｒｓｏｌｌｌｌｉｏｎ‘？６】
３纳米纤维素的制备方法
续米纾维索主要来源予攘耪ｍ１，如穗旄、本榜、一年生能源植物等。
除植物界外，细菌、动物也生产纤维素。
如木酯杆菌（ｎ㈣６８以ｅｒ训ｉｎｕｍ）可以合成
缨藏纾维素茂捌；被囊类凌耨（糖撼ｅ蹴）霹泼合藏动。