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青能所制备高抗水纤维素纳米纸

作者:林轲  2018年06月11日   来源:中国化工报    

  湿强83MPa为目前最高值

  柒分化工网讯 中科院青岛生物能源与过程研究所上周发布消息称,该所木质纤维素精炼课题组成功制备出纤维素纳米纸(CNP)。他们采用易回收的有机酸水解法从天然木质纤维中提取含木质素的纳米纤维素,然后通过机械力协同作用制得具有优异抗水性能的CNP。

  据课题组人员介绍,采用该方法制得的CNP具有良好的机械性能,湿强可达83MPa,为现有文献报道的最高值,不仅克服了CNP怕水的缺点,且木质素的引入还赋予了CNP优异的紫外吸收性能。

  整个制备过程无需任何复杂的化学改性,分为三个步骤:直接通过一步法有机酸水解分级解离天然纤维原料,得到含木质素的纳米纤维素;随后在二甲基乙酰胺(DMAC)中,通过机械力作用实现纳米纤维表面分子的部分溶解,溶解的纤维素分子在干燥成膜的过程中发生重结晶;重结晶的纤维素分子和具有天然疏水特性的木质素协同作用填补了CNP中纳米纤维素之间的缺陷,形成更为致密的纳米结构。该制备过程无需复杂工艺和昂贵试剂,所用溶剂均可回收,整个过程清洁,并可实现CNP强度和紫外屏蔽性能的可控制备,产品具有良好的应用前景。

  纳米纤维素因其独特的结构及优越性能日渐成为新材料和纤维素科学领域的研究热点。但从天然木质纤维素中提取纳米纤维素的工艺过程却一直存在着能耗高、用水量大、化学药品不易回收等问题。为攻克上述难题,木质纤维精炼课题组长期致力于开发新型绿色高效的纳米纤维素制备方法,在国际上率先建立了基于易回收的固体酸和有机酸水解法制备纳米纤维素的方法体系,包括磷钨酸水解法制备纤维素纳米晶体CNC、甲酸水解-TEMPO氧化法制备高分散性CNC、氯化铁催化的甲酸水解法制备CNC和纤维素纳米纤丝CNF,以及一步法从烟秆中提取具有高抗水特性的CNF。课题组在纳米纤维素方面的相关系列研究为高效、低成本、绿色制备纳米纤维素以及相关高性能复合材料开发和产业化应用提供了新思路。

  这一系列研究获得了国家自然科学基金、国家“十二五”科技支撑计划、山东省重点研发计划、山东省自然科学基金等的资助。

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