纳米纤维素的制备方法 目前制备天然植物纳米纤维素的方法主要有3种，分别是机械法、氧化法）和水解法。 研究表明，基于原料类型和纤维素解纤方法的差异，纤维素的聚合度、结构特征以及纳米纤维的长度与宽度比例都存在变化。 1)机械法 利用大功率高速高压均质设备的往复液力剪切、摩擦、离心挤压、液流碰撞 等作用，对纤维素纤维进行反复的撕裂、破碎、剥离，从而剥离出具有纳米尺寸范围的纤维素纤丝。由于无需化学试剂，通过机械法制备纳米纤维素纤丝 （cellulose nanofibrils,CNFs)环境污染最小，也更为环保，更适用于大规模工业化生产，但机械法得到的CNFs粒径分布较宽。 在化学机械法中，纤维首先经过特定的化学预处理，预处理阶段的化学降解有助于纤维的微细化，被广泛用于纳米纤维素机械加工前，以降低能源消耗。 2)TEMPO 氧化法 2, 2, 6, 6-四甲基吡啶氧自由基（TEMPO)作为一类亚硝酰自由基，具有选择性氧化糖类物质伯羟基的能力。利用TEMPO的这一特性，可对纤维素C6位 上的伯羟基进行选择性氧化得到－COO-,使纤丝表面带有负电荷，纤丝之间产 生电排斥力，从而降低纤丝间的氢键作用力。再通过高压均质处理或高强度超 声破碎处理，即可得到直径3~5nm的CNFs水悬浮液。 TEMPO氧化 法制备CNFs,由于在C6位上引入羧基，使得CNFs的化学活性进一步增强，为下一步功能改性提供了有力的平台。 3)水解法 利用无机酸（如硫酸）水解植物纤维，破坏其分层结构，去除纤维素的无定 形部分，得到高强度的结晶部分，即纳米纤维素晶体（cellulose nanocrystals, CNCs)。通过酸水解除去纤维素中的无定形区，能够得到晶须状或者球状的纳米 纤维素晶体。 CNCs晶体长度为10nm~1μm,而横截面尺寸只有5~20nm,长径比为1~100,具有较高的比表面积（150~170㎡·g)和杨氏模量（130~150 GPa），使其能够在聚合物中形成充足的接触面积，发挥出较大的增强作用。 除了单纯的无机酸水解方法之外，利用微波、超声波等辅助酸水解制备 CNCs 有很多益处，这些外部辅助手段能够引起纤维素纤维表面的侵蚀、破裂和细纤维化等变化，有利于无机酸更好地渗透到纤维内部，增加了酸分子与纤维的反应点，进而提高酸解效率。 4)其他制备方法 随着科技的进步，纳米纤维素的制备策略日益丰富多样。一种新颖的工艺是 通过TBAA/DMAc 混合溶液与乙酸酐协同作用，对阔叶木浆进行处理，实现了高效的一锅法生产疏水性的CNC。 这种CNC不但展现出卓越的热稳定性，而且与PLA的兼容性优良。另一项创新是利用APS技术，一步氧化竹粉，成功制造出球形CNC,其直径为20~50nm,且耐高温，其最大分解点可达约328℃。相 较于传统的硫酸水解法，利用亚临界水的特性，如高度离子化、活性和高扩散性能，实现对微晶纤维素的高效水解，从而制得直径约55nm,长度达242nm的 CNC,这种方法的成本节省显著，较硫酸法降低幅度高达77倍。 作为一种性能优越的新型环境友好型材料，纳米纤维素具有强度高、热膨胀 系数低等独特优点。 尽管如此，纳米纤维素仍有很多问题亟待解决，如纳米纤维素的高效分离技术、控制生产成本与提高产率问题、非水介质中均匀分散问题、与非极性聚合物的相容性较差问题等。纳米纤维素表面具有较多的活性羟基，这对其进行包括酯化、醚化、氧化、硅烷化和聚合物接枝反应等在内的化学改性提供了便利条件。 通过选择不同的改性基团或功能基团的修饰作用，不但可以赋予纳米纤维素新的功能特性，还可以在一定程度上减弱纳米纤维素之间的氢键作用及团聚趋势，提供了其在非水介质中和与非极性聚合物的分散性。 爆料
