纳米纤维素 CNF是指至少有一个维度上的尺寸小于100nm的纤维素离子。依据尺寸、形貌以及制备方法的不同,纳米纤维素可分为纤维素纳米晶体、CNF、细菌纤维素和静电纺丝纳米纤维素。纳米纤维素 CNF包含结晶区和非结晶区,长径比较高,并具有密度低,比表面积大等优点。
性能与应用
纳米纤维素 CNF性能优异,应用领域广泛。纤维素表面裸露出大量羟基,使纳米纤维素具有较强的化学改性潜力。且纳米纤维素作为一种新型的生物基功能材料,不但保留了植物纤维原有的质轻、亲水和可生物降解等特点,同时还具有纳米材料特 有的大比表面积、小尺寸效应和高强度等性质,可广泛应用于以下领域:
(1)生物基降解材料,可替代难以降解的石油基塑料,减轻环境污染;(2)轻质高强复合材料,如汽车轻量化零部件材料等;(3)纸和纸板的增强材料,可节省植物纤维原料的使用;(4)涂料、水泥,可改善涂料水泥流变性能、稳定性能、强度性能;(5)化妆品及个人洗护用品,超强保水能力及流变性能改善,纯天然,无刺激;(6)过滤分离材料,其超高比表面积及均匀的孔隙率能够有效实现过滤及分离;(7)阻隔包装材料,可延长食品保质期,替代现有不可降解石油基塑料;(8)生物医药,可用于药物活性成分的载体及缓释;(9)食品添加剂,可用于增稠、有效保护食品的质地及口感。
制备
制备纳米纤维素CNF的方法主要通过物理或化学手段将天然纤维素降解为具有纳米尺度的纤维素。[1]
未来发展
未来纳米纤维素相关制造业的重点应该集中在迅速提高工业化生产设备和效率上,而研究工作应侧重于 探索此类产品的新应用途径,并确保新材料和新产品在使用过程中对环境的安全性。纳米纤维素未来发展领 域主要包括:①开发更为有效的针对木质纤维生产纳米纤维素的绿色新型溶剂体系 (如低共熔溶剂 DES 和有 机酸);②开发可大批量应用纳米纤维素且能有效降低总生产成本的相关产品;③制定纤维素纳米材料的相关 国际标准,以利于帮助各行业和相关部门开发和推广应用纳米纤维素材料;④明确和制定纳米纤维素生产过 程中的安全性评估、认证和使用过程中的安全性评价。[1]
参考文献
[1]董凤霞,葛继明,陈丽卿.纳米纤维素产业化进展及市场趋势分析[C]//中国造纸学会,大连工业大学.中国造纸学会第二十届学术年会论文集.中国制浆造纸研究院有限公司;,2022:241-247.DOI:10.26914/c.cnkihy.2022.091515.