剑麻纤维素纳米纤的制备及表征

摘要

首先利用制浆法从剑麻纤维提取剑麻纤维浆(SFCP),然后通过对其化学预处理并结合高速搅拌的方法简便、快速、高效地制备了分散性良好具有高长径比的剑麻纤维素纳米纤(SNFC)。研究了氢氧化钠、SFCP以及氯乙酸三者用量比、氢氧化钠浓度和预处理反应时间对SFCP表面羧基接枝率、SNFC产率的影响。采用红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和热重分析对所制的SFCP和SNFC的结构形态及性能进行了表征。结果表明,所得的SFCP具有纤维素I的晶型结构,直径约10~20μm,长度约1~2mm。羧基化过程的最佳优化方案是氢氧化钠水溶液的浓度为10%,SFCP、NaOH、氯乙酸三者的质量比为2∶1∶1,反应时间为3h,SNFC的产率最高可达91.7%。所得的SNFC仍然具有纤维素I的晶型结构,结晶度为76.9%,直径在3~5nm,长度在几百纳米到几微米。SNFC的最初热分解温度为248.4℃,比SFCP的起始分解温度321.7℃有所降低,但是700℃时的残炭率达到23.9%。