纳米纤维素的机械制备方法
2018-04-20 15:02:32
“微纤化纤维素”这一术语首先是由ITTRayonier申请的专利和发表的论文中提出的。20世纪80年代初，位于美国新泽西州惠帕尼的ITTRayonier实验室的Turbak、Snyder和Sandberg等人用高压均质机设备，通过高温、高压和强烈冲击剪切的方式首次制备出微纤化纤维素。
纳米纤维素具有高纯度、高结晶度、高杨氏模量、高强度等特性，其在材料合成上展示出了极高的杨氏模量和物理强度等性能，加之其具有生物材料的轻质、可降解、生物相容及可再生等特性，使其在高性能复合材料中显示出很大的应用前景。纳米纤维素悬浮液还具有假塑性、触变性，利用其独特的流变特性可用于聚合物、造纸、生物材料等领域。
机械制备方法
主要介绍用物理机械的方法制备纳米纤维素即MFC或NFC，其制备方式通常有四种：高压均质化、微射流、精细研磨和冷冻粉碎，它们消耗的能量各不相同。
高压均质化
高压均质机是食品和乳液加工的常见设备。当用均质机制备MFC时，如图1，高压往复泵将一定浓度的纤维浆料输送至工作阀区间，压力迅速下降，在阀芯、阀座和冲击环这三者组成的狭小区域内产生类似爆炸效应的强烈的空穴作用，同时伴随着浆料通过阀芯和阀座间的狭缝产生的剪切作用以及与冲击环撞击产生的高速撞击作用，使纤维分丝解裂，纤维得到微细化。均质化过程中的压力降通常约为55MPa（8000psi），纤维浆料被循环均质化处理10～20次可得到直径小于100nm的MFC。然而，高压均质化是一个能量集中型过程，会消耗大量的能源；植物纤维中的长纤维经常会引起设备内部特别是活动部件如阀门处的堵塞，然后就必须拆卸清洗，这样会影响制备工作效率。但是，用高压均质机制备MFC方式的一个优点是，可以比较容易地放大至工业化连续生产。
结论
纳米纤维素作为一种蕴含量丰富、环境友好、性能独特的新型生物材料，越来越受到人们的关注。在经济高效的纳米纤维素制备工艺、纳米纤维素的改性、基于纳米纤维素的新型材料开发、纳米纤维素在聚合物、涂料、汽车、医药、食品、造纸、化学化工等领域的应用、纳米纤维素规模工业化商业生产、纳米纤维素的安全性及生命周期管理等方面，各国的研究人员正在开展系统的研究，也取得了许多成果，可以预见，纳米纤维素在未来具有良好的发展前景。
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纳米纤维素的制备及研究项目_胡云_.pdf |
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