生产TEMPO氧化纤维素纳米纤维:通过控制过程来调整物理化学特性

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 聚合物化学 聚合物化学

背景情况:

• 纤维素纳米纤维 (CNFs) 是具有多样化应用的先进纳米材料.
• 时间氧化纤维素纳米纤维 (TOCNFs) 是一个流行的子类,但它们的生产-财产关系需要系统的调查.
• 了解不同处理参数如何影响TOCNF的物理化学性质对于优化其性能至关重要.

研究的目的:

• 系统地评估各种化学预处理时间和机械纤维化方法对TOCNF特性的影响.
• 建立生产过程与TOCNF产生的形态,学和结构特征之间的明确相关性.
• 为特定应用要求提供微调TOCNF属性的洞察力.

主要方法:

• 通过三个不同的途径从处女纸中提取TOCNF.
• 变化包括化学预处理持续时间 (灭与非灭) 和机械纤维化 (高压同质化与超声波).
• 描述涉及形态 (SEM),质 (粘度,冷凝压缩) 和结构分析 (碳素含量).

主要成果:

• S型反应产生了剪切稀释悬浮物,高压均质化 (HPH) 显示了比超声波 (美国) 更明显的剪切稀释.
• 超声波 (美国) 产生了更长的纤维,而高压均质化 (HPH) 促进了稳定的凝形成.
• 长时间的TEMPO-氧化与HPH产生了一个稳定的,不发生剪切稀释的悬浮液.

结论:

• 生产工艺的选择 (化学预处理和机械纤维化) 极大地影响TOCNF的特性.
• 建立了明确的过程-属性-应用关系,使得有针对性的属性调整成为可能.
• 这种系统评估有助于为所需的TOCNF应用选择最佳的生产参数.