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纳米纤维素

发布日期:2023-09-11   浏览次数:229次
应用背景
       随着社会与人类文明的不断进步,煤炭、石油等不可再生资源不断被消耗,地球环境压力也日益增加,可持续发展也上升到国家战略层面。可再生资源,特别是绿色生物能源的利用将是未来研发应用的重要方向。世界能源资源危机使可再生资源的开发与利用成为一个热点,大量陆生植物和水生植物及其废弃物是目前国内外特别是发达国家可再生资源领域研究和开发的趋势,必将成为未来非再生资源的补充和取代物。
应用优势
       纳米纤维素(nanocrystalline cellulose,简称NCC)是以富含纤维素的生物质材料为原料,通过去除半纤维素、木质素等非纤维成分,并采用机械的、化学的或生物的方法将其任一维尺寸缩减至100nm以内的纤维素材料。纳米纤维素的直径通常为5~100nm,长度在几十到数百纳米之间,具有较高的长径比。纳米纤维素不仅承继了纤维素的一些特性,如可再生、可降解性、亲水性、广泛的化学可修饰性,而且具有非常多的优异性能,比如粒径小、比表面积大、高强度、高硬度、密度小等,而且其表面含有大量的极性基团,非常容易进行表面改性,使其表面电位升高,从而导致在基体或溶液中的稳定性增加。



应用案例
       Henriksson等研究发现,用纤维素内切酶水解云杉木浆可以促进后续高压均质过程中纤维素的崩解。这种方法制备的纳米纤维素具有更高的分子量和更大的长径比。用纤维素内切酶水解云杉和松树混合木浆,然后进行高压均质,实现了木质纤维的可控纳米化工艺。



应用方案
       目前,制备纳米纤维素的主要方法包括生物化学法和机械法。其中生物化学法主要生物酶水解法或酸水解法,此种方法获得的纳米纤维素常为胶状颗粒,其产品通常为纳米微晶纤维素、纳米晶须或纳米晶体纤维素; 机械法主要包括高压均质、高速剪切、研磨、超声波,这种机械法制备的纳米纤维素主要呈纤维状,产品称为纳米纤维素纤维或者纤维素微纤丝。为了提高纳米纤维素的制备效率,国内外学者探索了多种纤维素材料的预处理方法,如化学改性、溶剂处理和酶解等方法。酶水解法制备纳米纤维素,工艺条件温和、专一性强、环境友好,但产率较低。高压均质法可以比较容易地放大至工业化连续生产,但其能耗偏大,而且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,必须拆卸清洗,进而影响生产效率。因此,采用生物化学法辅助高压均质的方法来制备纳米纤维素可以有效的弥补两种方法的缺陷。



解决方案
       国内曾有学者研究以目前大量存在的竹、木、棉、麻和海藻等植物纤维为原料,针对不同组分植物纤维的规模化生产均存难以攻克的技术和环境难题,重点研究精制分离、化学水解和高压均质作用相协同的关键技术,采用PhD高压均质机,合成高度有序排列的纳米纤维素,其中直径为20~30纳米,长度为数微米,能获得高悬浮稳定性纳米纤维素溶胶。



纳通优势
       随着新能源行业的日益增长,研究人员越来越多寻求开发高性能材料,其中材料的分散均匀性问题总是在阻碍这个过程。纳米技术的新突破有助于将新的和更有效的能源应用带入生活,高压均质机能为该领域科研人员和制造商提供纳米化均质分散的技术。高压均质机可以将材料颗粒尺寸减小到亚微米级,以产生稳定的纳米乳液和悬浮液。液滴尺寸的减小和颗粒更均匀的分散,材料的性能将显著增加,可以达到更好的外观,更优越的效果,更少的有机溶剂添加等等,使得在竞争激烈的市场中脱颖而出成为可能。
1、制得的粒子粒径小
2、粒度分布窄且均匀
3、效果显著
4、数据重现性强
5、可大批量连续生产

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