納米纖維素制備及應(yīng)用研究進展

1、林業(yè)工程學(xué)報， ，（ ）： 納米纖維素的及應(yīng)用研究進，盧麒麟，唐麗榮（福建農(nóng)林大學(xué)材料，福州 摘 要：納米纖維素作為纖維素基納米材料的代表，不但保留了天然纖維素的性質(zhì)，同時賦予納米粒子以高強度、高結(jié)晶性、高比表面積、高抗張強度等特性，能夠明顯改善材料的光、電、磁等性能，在復(fù)合材料、精細化工、載體、藥物緩釋等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 進一步對納米纖維素的結(jié)構(gòu)進行調(diào)控，在納米尺度操控纖維素超分子 體，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計并組裝出穩(wěn)定的功能性纖維素基納米材料，即可以纖維素為原料構(gòu)建具有優(yōu)異性能的生物質(zhì)材料，這也正是目前生物質(zhì)材料和纖維素科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。 概括了目前納米纖維素的主要方法：機械法、化學(xué)法和生

2、物法，并對各種方法的優(yōu)缺點進行了，同時綜述了納米纖維素的應(yīng)用狀況，了納米纖維素的及應(yīng)用方面需要解決的主要問題及今后的發(fā)展方向。：納米纖維素；納米材料；應(yīng)號文獻標(biāo)志碼文章：（ ） ，（ ， ， ， ：， ， ， ， ， ， ， ， ， 研發(fā)出綠色、高效纖維素高值化材料的方法究熱點 。表納米纖維素的分 納米纖維素別原料來方平均尺纖維素微纖絲（微纖化纖維素木材，甜菜，亞化學(xué) ，長度幾微納米纖維素晶體（纖維素納米晶須 ，細菌纖維素 ，酸水解纖維原 細菌納米纖維素（微生物纖維素低分子量糖，醇細直徑 納米纖維素的方纖維素由無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)構(gòu)成。 由于纖維素?zé)o定形區(qū)分子排列松散，從天然纖維素中提取分離納米纖

3、維素的原理是在各種化學(xué)試劑或機械力等作用下，無定形區(qū)優(yōu)先于結(jié)晶區(qū)發(fā)生反應(yīng)，一定程度下降解無定形區(qū)，保留結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu)，得到具有較高結(jié)晶度的納米尺度纖維素。 目前納米纖維素的主要分為機械法化學(xué)法及生物法。 機械法納米纖維機械法納米纖維素是采用高壓均質(zhì)或機械球磨處理纖維原料， 獲得納米尺寸的纖維素晶體。 鑒于納米纖維素在食品、藥物制劑、包裝材料、吸附以及納米復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用， 近年來， 一些研究者采取多種機械處理方法納米纖維素（ 圖）并采取了多種方法以降低能耗。例如采用物理、化學(xué)或者酶處理的方法對纖維原料進行預(yù)處理，或是將用于納米纖維素的纖維原料進行羧甲基化預(yù)處理在纖維表面引入電荷，然后再進行高壓均

4、質(zhì)處理獲得納米纖維素以降低能耗。 隨著纖維原料表面電荷密度的增加，電荷相互之間的排斥作用增強， 使得纖維與纖維之間的摩擦力減小，因此纖維不易產(chǎn)生絮凝，降低了高壓均質(zhì)處理過程的能耗而且可以減少對均質(zhì)機的堵塞。 等 以微晶纖維素為原料，在超聲波輔助作用下，采用過硫酸銨氧化降解的方法， 了直徑 、長度 的棒狀納米纖維素晶體，并采用響應(yīng)面分析法對影響納米纖維素得率的主要因素進行分析，得到過硫酸銨氧化降解納米纖維素的最優(yōu)工藝條件為：反應(yīng)時間、過硫酸銨濃度 、反應(yīng)溫度 ，納米纖維素的得率達到 。等 采用氧化的方法處理纖維原料，使纖維素羥基被氧化為羧基，然后進行高壓均質(zhì)處理，獲得了納米纖維素，該方法降低了能

5、耗，提高了反應(yīng)速率。 怡以磷酸為助劑首先對纖維原料進行溶解，然后采用剪切、超聲等機械力作用了納米纖維素。 研究表明，機械力化學(xué)作用可以適當(dāng)降低磷酸濃度，同時出的納米纖維素得率更高，在磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)反應(yīng)時間反應(yīng)溫度 、超聲時間 條件下， 納米纖維素得率可達 。 而且以磷酸為助劑的機械力化學(xué)法納米纖維素對纖維素降解損傷小，操作簡單，成本低；磷酸對纖維素的溶解能力強，溶解速度快，不易因反應(yīng)時間過長而導(dǎo)致纖維素的過度降解。歐文采用氯化鋅溶解纖維原料，結(jié)合機械剪切及超聲波處理的方法了納米晶體纖維素，得率高達以上。 氯化鋅溶液能夠使纖維素的無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)分解離開，纖維素分子間的氫鍵斷裂，此時纖維素的大分子

6、結(jié)構(gòu)極易被破壞，容易在機械剪切及超聲波作用下破碎成納米晶體纖維素。制備的納米纖維素為纖維素型，呈顆粒狀，長度為圖納米纖維素的機械處理方法 ，直徑 。 該方法反應(yīng)條件 化學(xué)法納米纖維纖維原料來源不同，得到的納米纖維素尺寸分布也不同：以棉花、木材、微晶纖維素為原料的納米纖維素粒徑分布較窄 長度 ，結(jié)晶度較高 ；以細菌、被囊類動物纖維為原料的納米纖維素粒徑分布較寬，寬度 ，長度幾微米。 酸水解過程中，無機酸的種類不同，的納米纖維素的表面性能也有差異。 鹽酸水解的納米纖維素表面含有少量的負電荷， 納米纖維素顆粒之間容易發(fā)生團聚現(xiàn)象 ；硫酸水解的納米纖維素表面帶有大量負電荷， 的葡萄糖單元被硫酸酯化帶有

7、硫酸酯基團 ，由于電荷間較強的相互排斥作盧麒麟 以巨菌草為原料采用磷酸鋯輔助催化磷酸水解的方法了納米纖維素，磷酸鋯作為磷酸水解的助催化劑能夠顯著提高纖維素的反應(yīng)速率和產(chǎn)率，縮短反應(yīng)時間，大大減少了酸水解法 納米纖維素過程中磷酸的用量，有利于環(huán)保，是綠色生態(tài)的方法，而且磷酸鋯具有較好的穩(wěn)定性，可重復(fù)使用。 他們對過程進行了優(yōu)化，得到較佳的工藝條件為：磷酸鋯與巨菌草的質(zhì)量比 、磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、反應(yīng)溫度 反應(yīng)時間 ，納米纖維素得率可達；的納米纖維素為顆粒狀直徑約為 長度約為 ，結(jié)晶度達。 唐麗榮等 以微晶纖維素為原料，采用超聲波協(xié)同硫酸水解出了棒狀的納米纖維素晶體，并采用響應(yīng)面方法對過程中的反應(yīng)時間、

8、反應(yīng)溫度及硫酸濃度進行了優(yōu)化，納米纖維素的得率達到。 戴達松以纖維為原料，采用超聲波 氧化降解的方法了納米纖維素。 研究表明在反應(yīng)時間 反應(yīng)溫度 、潤脹劑用量氧化劑用量為 左右時納米纖維素的得率較高， 的納米纖維素呈顆粒狀，晶度達到 直徑 ，熱穩(wěn)定性較大麻纖維有所減弱， 而且的納米纖維素 、和 的羥基被氧化。 等以磷鎢酸為催化劑水解纖維原料，了直徑 、長度幾百納米的納米纖維素，得率達到，但水解過程中磷鎢酸的用量很大，反應(yīng)時間需要左右，反應(yīng)效率較低。 因此，在納米纖維素的過程中，如何提高納米纖維素的得率、縮短時間、降低能耗、提高納米纖維素的熱穩(wěn)定性及分散性是需要解近年來，福建農(nóng)林大學(xué)課題組采用固

9、體進行納米纖維素的綠色高得率研究，并取得了一系列的研究成果。 等 采用固體磷鎢酸作為催化劑結(jié)合球磨、超聲等機械力化學(xué)作用， 了直徑 、長度 的棒狀納米纖維素，得率可達到，實現(xiàn)了納米纖維素的綠色高效，而且以該方法在過程中無廢液產(chǎn)生，對設(shè)備的腐蝕性小，且磷鎢酸可回收重復(fù)利用操作簡單效率高。 圖 為磷鎢酸水解法的納米纖維素的原子力顯微鏡圖譜。 等 采用陽離子交換樹脂作為催化劑協(xié)同超聲波的作用，了穩(wěn)定性較好的棒狀納米纖維素，直徑，長度 納米纖維素的得率為。離子交換樹脂具有可重復(fù)使用、對設(shè)備腐蝕小和對環(huán)境污染小等優(yōu)勢，而且過程對纖維素降解損傷小。 等 以巨菌草中提取的纖維素為原料，采用氯化鐵作為纖維素水

10、解的催化劑，結(jié)合超聲波處理的方法了納米纖維素。過程中以甘油作為纖維素水解反應(yīng)的溶劑，在反應(yīng)溫度為 反應(yīng)時間為 、超聲時間為 ，隔絕空氣條件下，氯化鐵能夠有效催化纖維素水解反應(yīng)的進行，提高反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時間。的納米纖維素為棒狀，單根纖維之間相互交織形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)直徑約為 長度約為 ，結(jié)晶度達到，其熱穩(wěn)定性較酸水解法制備的納米纖維素顯著提高。 該方法操作簡單，反應(yīng)時間短產(chǎn)生廢液少綠色環(huán)保。圖納米纖維素的原子力顯微鏡圖譜 生物法納米纖維細菌纖維素彈性模量大、機械穩(wěn)定性好、平均分子量較大、比表面積大，且具有良好的生物相容性和可降解性，在食品、醫(yī)用包裝材料、精細化工領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。最早以木葡糖

11、酸醋桿菌菌株為碳源，采用不同培養(yǎng)方式，獲得了理化性質(zhì)不同的細菌纖維素，該纖細纖維的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，空隙結(jié)構(gòu)發(fā)達。 以微晶纖維素為原料，利用瑞氏木霉對微晶纖維素進行處理得到了直徑幾十納米、長度 左右的納米晶體纖維素，的納米纖維素的表面結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變，沒有引入新的官能團，這使其在藥品制劑及復(fù)合環(huán)保材料方面具有潛在的應(yīng)用前景。 以生物法的納米纖維素的晶體類型、晶體結(jié)構(gòu)、粒徑尺寸等性質(zhì)容易調(diào)控，而且不污染環(huán)境，但是反應(yīng)周期較長，反應(yīng)條件苛刻，納米纖維素得率，本。納米纖維素基于納米纖維素的高強度、高比表面積，以及優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的生物相容性及可降解性，將納米纖維素應(yīng)用于復(fù)合材料是納米纖維素研究的重點，添

12、加納米纖維素后天然纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能得到明顯提高。 納米纖維素表面的羥基具有很強的極性，其與非極性介質(zhì)的界面相容性很弱，在非極性基質(zhì)中的分散性較差，限制了其應(yīng)用范圍。 基于羥基的性質(zhì)，對納米纖維素進行多種化學(xué)修飾，引入各種功能基團，可提高其與非極性基質(zhì)界面之間的相容性， 創(chuàng)制出納米纖維素功能材料。 納米纖維素的功能化改性主要有酯化、烷基化酰胺化非共價鍵改性聚合物接枝等。 納米纖維素的酯 等 采用球磨和超聲波連續(xù)處理，基于 “一鍋法”（）反應(yīng)機理，在無條件下，使纖維素在機械力、熱力與化學(xué)力的協(xié)同作用下產(chǎn)生化學(xué)鍵的斷裂，物質(zhì)內(nèi)能增高，使體系處于化學(xué)活性狀態(tài)，從而催化激發(fā)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，使得在纖維

13、素降解的同時還同步實現(xiàn)纖維素的表面化學(xué)修飾，反應(yīng)過程不經(jīng)的分離，直接獲得了馬來酸酐酯化修飾納米纖維素。 的酯化納米纖維素呈短棒狀直徑約為 ，長度 結(jié)晶度為取代度達到 左右。王文俊等 采用納米纖維素作為原料來硝化纖維素，利用納米纖維素比表面積大、粒徑小、在溶液中分散性良好的性能，使得納米纖維素的硝化反應(yīng)在近似均相的條件下進行。與通常的棉纖維相比，該反應(yīng)效率高，極限含氮量大，可實現(xiàn)納米纖維素的完全硝化。 同時因為硝化納米纖維素具有較大的比表面積，更有利于硝酸酯增塑劑的吸收，而且納米化還可改善硝化纖維素的燃燒性能，提高能量轉(zhuǎn)換效率，進而提高硝化纖維素基火的性能。另外，將硝酸酯化的納米纖維素與硝化纖維

14、素混合出的硝化納米纖維素復(fù)合膜，具有良好的力學(xué)性能，與空白膜相比，加入 的硝化納米纖維素時復(fù)合膜的拉伸模量增加了，拉伸強度增加了，斷裂伸長率增加了 。 等 以人纖漿纖維為原料， 采用 二甲基氨基吡啶（ ） 為酯化反應(yīng)的催化劑，將人纖漿纖維與乙酸在球磨作用下進行乙?；磻?yīng)，反應(yīng)完成后再進行超聲波處理，實現(xiàn)了纖維素的乙?；c微納米化的同步進行，避免了納米纖維素的傳統(tǒng)改性方法需要首先進行纖維的微納米化然后再進行酯化反應(yīng)的多步反應(yīng)過程，省去了反應(yīng)中間產(chǎn)物的分離，大大節(jié)約了反應(yīng)時間提高了反應(yīng)效率。 該酯化改性方法操作簡單，反應(yīng)效率高，成本低，的酯化納米纖維素長 ，直徑，結(jié)晶度為，取代度達到，其熱穩(wěn)定性較

15、人纖漿纖維原料顯著提高。 流程如圖所示。圖 乙酰化納米纖維素的一鍋法過 等 以四氫呋喃等作為反應(yīng)介質(zhì)，酰氯為酯化劑，采用機械球磨的方法 了酯化納米纖維素，球磨反應(yīng)過程中纖維素的乙酰化反應(yīng)過程也可作為球磨的預(yù)處理過程 所示。 機械力化學(xué)方法能夠誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)在低溫條件下進行，實現(xiàn)對物料顆粒的細化，使顆粒尺寸減圖 球磨處理一步法酯化納米纖維素 小，比表面積增大，降低活化能，提高體系的反應(yīng)活性，因而可用于納米復(fù)合材料。 等 采用機械力化學(xué)方法實現(xiàn)了纖維素的微納米化與酯化反應(yīng)的同步進行，反應(yīng)過程中以硫酸作為酯化反應(yīng)的催化劑，將纖維原料經(jīng)過球磨、超聲等機械力作用，了不同取代度的酯化納米纖維素。怡分別以尿素

16、、硫酸及磷酸多聚磷酸為催化劑了酯化納米纖維素，研究發(fā)現(xiàn)尿素改性納米纖維素呈棒狀，纖維之間交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其直徑 、長度達到幾百納米。 濃硫酸催化反應(yīng)得到的改性納米纖維素呈球形，且交錯呈樹枝狀，主要是由于這種改性纖維素容易與周圍纖維素結(jié)合造成。 射線衍射分析顯示尿素改性納米纖維素和纖維素磷酸酯的無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)均被破壞，硫酸改性納米纖維素結(jié)晶區(qū)仍保留，晶型為纖維素 型。 納米纖維素的接納米纖維素表面的羥基能夠與聚合物發(fā)生接枝共聚反應(yīng)，從而在納米纖維素上引入具有特殊性能的聚合物鏈，得到纖維素基接枝聚合物，不僅能夠改善納米纖維素在極性和非極性介質(zhì)中的分散穩(wěn)定性， 而且能賦予納米纖維素特殊的功能性。

17、等 利用接枝共聚反應(yīng)將熱敏性聚合物接枝到納米纖維素上，改性后的納米纖維素膠體穩(wěn)定性好，表面活性高，優(yōu)異的熱敏感性，可以創(chuàng)制熱敏性纖維素功能材料。唐麗榮首先利用亮氨酸羧基與 羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，氨基酸功能化修飾納米纖維素然后以 亮氨酸作為連接臂，將納米纖維素與熒光素分子（）羧基，二氯熒光素（ ） 連接設(shè)計了功能化熒光標(biāo)記納米纖維素材料。 采用熒光分光光度計和共聚焦激光掃描顯微鏡（ ） 對該熒光標(biāo)記的納米纖維素材料在不同和濃度條件下的熒光強度進行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其發(fā)光性穩(wěn)定，具有較好的光響應(yīng)特性。等 以碳二亞胺為催化劑在室溫條件下將氧化后的納米纖維素與端氨基聚乙二醇進行接枝反應(yīng)，由于納米纖維素上接枝的

18、聚合物分子鏈之間的空間位阻排斥作用，改性后的納米纖維素在多種不同介質(zhì)中都具有良好的分散性，而且其分散性能不受介質(zhì)離子強度的影響。 胡陽采用過硫酸銨氧化降解纖維素，得到了羧基化的納米纖維素，然后分別在水相和 相中以 和作為催化劑，將羧基化的納米纖維素與二乙烯三胺發(fā)生縮合接枝反應(yīng)，得到了胺化的納米纖維素晶體。研究發(fā)現(xiàn)兩種溶劑中反應(yīng)得到的胺化納米纖維素的胺化率分別為 和 ，電鏡觀察顯示其均呈棒狀，形貌基本相同直徑約為 ，長度約為 晶體結(jié)構(gòu)分析顯示其均為纖維素型，結(jié)晶度分別為 和。 納米纖維素作為一種天然的生物多糖，可以用于調(diào)控?zé)o機納米粒子的過程，在此過程中納米纖維素通常作為還原劑、結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和穩(wěn)定劑

19、。 等 以 氧化后的納米纖維素作為支架，通過 還原銀離子納米銀顆粒，氧化納米纖維素表面的羧基和羥基具有吸附銀離子的作用，促進了 對銀離子的還原；同樣的，高碘酸鹽氧化后的納米纖維素表面因含有醛基，在堿性條件下也能夠還原銀離子形成納米銀顆粒。另一方面，以納米纖維素作為還原劑，將含有納米纖維素的六氯化鉑酸水溶液熱至 ，可納米鉑粒子，反應(yīng)完成后通過燃燒的方法去除纖維素，在過程中引入了碳載體，有可能形成碳負載的鉑粒子。 等 了由納米碳酸鈣顆粒和納米纖維素構(gòu)成的均一雜化納米材料，盡管復(fù)合材料中的納米碳酸鈣顆粒不是由納米纖維素作為模板調(diào)控形成的，但是碳酸鈣納米粒子和納米纖維素顆粒在其中均勻交錯分散，形成了光

20、學(xué)透明的堅硬表面。 等將紙筋纖維加入糯米灰漿中， 了性能較好的雜化膠凝材料，用于古建的修復(fù)，隨著纖維的加入，復(fù)合材料的抗壓強度、收縮性能和耐凍融性能得到了顯著提高。分析表明，紙筋纖維能夠提供糯米灰漿碳化過程早期所必需的水分，提高碳化程度，調(diào)控碳酸鈣晶體的形成，使形成的雜化材料的結(jié)構(gòu)更為致密，而且纖維在碳酸鈣顆粒錯分布，進一步增加了其強度。 等 將納米纖維素用于磁性納米材料的，其中納米纖維素作為模板，硅涂層首先在納米纖維素表面，鐵蛋白質(zhì)與硅表面的羥基和氨基形成分子間共價鍵結(jié)合而附著在纖維表面，三價鐵經(jīng)還原形成亞鐵離子，重新形成鐵蛋白，煅燒去除有機物成分，得到硅的三氧化二鐵粒子，的納米材料具有超強

21、磁性。 納米纖維素在凝膠材料將納米纖維素用于聚合物基質(zhì)中凝膠納米復(fù)合材料，可以提高復(fù)合凝膠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，增強其彈性模量， 目前納米纖維素已應(yīng)用于聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚羥乙基丙烯酸甲酯中以復(fù)合凝膠材料。 等采用原位聚合的方法了納米纖維素 聚丙烯酰胺水凝膠， 了米纖維素的表面電荷含量及長徑比對復(fù)合水凝膠機械強度的影響，結(jié)果表明納米纖維素對復(fù)合水凝膠的增強符合滲流模型，長徑比越大對水凝膠的增強作用越顯著。 等 采用凍融循環(huán)的方法將納米纖維素嵌入淀粉聚乙烯醇納米海綿中，果表明反復(fù)的凍融循環(huán)過程促使淀粉和聚乙烯醇分子鏈之間發(fā)生了物理交聯(lián)，形成的復(fù)合材料可用于細胞增生和作為具有良好生物相容性的納米海綿。

22、 納米纖維素氣凝膠材料的疏水化可以用納米二氧化鈦處理，納米二氧化鈦可以作為疏水親油涂層使纖維素氣凝膠具有疏水性，的復(fù)合氣凝膠密度低、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達，對于非極性液體和油具有很高的選擇性吸附能力，吸附的液體體積達到了氣凝膠體積的 ，吸附液體的質(zhì)量達到液體總質(zhì)量的。納米纖維素氣凝膠還可作為采用原子層積技術(shù)無機中空納米管氣凝膠的模板，二氧化鈦、氧化鋅和氧化鋁氧化層很容易沉積在纖維上，形成有機無機核殼結(jié)構(gòu)的納米纖維， 煅燒去除有機核，得到了具有中空納米絡(luò)結(jié)構(gòu)的無機自支撐氣凝膠，將氣凝膠經(jīng)過研磨還可形成中空納米管 納米纖維素原本就是生物質(zhì)的自身組織，對復(fù)合材料中天然纖維的親和力好，可形成“ 自適應(yīng)結(jié)構(gòu)”，產(chǎn)

23、生減弱界面局部應(yīng)力的效果；而且受到應(yīng)力的影響，納米纖維素粒子能沿著填充物質(zhì)表面進行滑移，移動到新位置后，已經(jīng)被打斷的鍵又重新連結(jié)形成新的鍵，使高聚物基體與填充材料之間仍能保持一定的黏合強度，減緩復(fù)合材料的破壞；再者，在納米尺度范圍內(nèi)，復(fù)合材料的斷裂強度能夠被最大程度的優(yōu)化，同時對復(fù)合材料的缺陷不再那么敏感，這樣在一定程度上起到“ 自然修復(fù)”，裂縫和破壞擴大的作用，因此納米纖維素可作為增強相應(yīng)用于復(fù)合材料。 目前，將納米纖維素作為分散相來增強天然或聚合物是納米纖維素應(yīng)用研究方面的重點。 納米纖維素對不同聚合物的增強效果如表所示。表納米纖維素增強聚合物的力學(xué)性 應(yīng)變 抗張強度 模量基參考文純基納米

24、復(fù)合材純基納米復(fù)合材純基納米復(fù)合材純納純納米纖維全纖維素復(fù)合材 支鏈淀 甲殼大豆蛋淀聚氧乙烯（ 聚（ 苯乙烯丙烯酸丁酯） 乳 聚乙烯醇（聚己內(nèi) 聚乙聚乳酸（ 唐麗榮將納米纖維素晶體與聚乙烯醇以溶液共混法了聚乙烯醇 納米纖維素晶體復(fù)合膜材料，發(fā)現(xiàn)納米纖維素晶體的加入可明顯提高復(fù)合膜材料的力學(xué)性能，當(dāng)其添加量為 時，復(fù)合膜材料的拉伸強度達到 ， 較純膜提高；納米纖維素晶體與基體間具有較好的相容性， 提高了復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性。胡陽 將環(huán)氧樹脂的劑二乙烯三胺接枝到納米纖維素的表面，得到胺化納米纖維素，然后與環(huán)氧樹脂復(fù)合，以氨基與環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基團發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)使胺化納米纖維素不僅起到增強劑的作用，還起到交

25、聯(lián)劑的作用，從而對環(huán)氧樹脂的性能加以改善。 力學(xué)性能測試表明，胺化納米纖維素的加入，可明顯提高復(fù)合膜材料的力學(xué)性能，當(dāng)胺化納米纖維素的添加量為 時，環(huán)氧樹脂復(fù)合膜的強度最大達到，較純環(huán)氧樹脂膜增強了。歐文 將納米纖維素用于紙張增強劑，加入納米纖維后紙張的抗張指數(shù)、耐破指數(shù)隨納米纖維素含量的增加而提高，指數(shù)卻略有下降。當(dāng)納米纖維素的添加量為 時，紙漿纖維羥基鍵和納米纖維素的量基本達到平衡，此時紙張的強度達到最大。紙張的抗張指數(shù)和耐破指數(shù)主要取決于紙張纖維之間的結(jié)合力，納米纖維素具有極高的比表面積和豐富的表面羥基，能夠和紙漿表面的羥基緊密結(jié)合，同時增加纖維之間的交織面積，提高纖維間形成氫鍵的機會，

26、使纖維間的結(jié)合力提高。由于納米纖維素的比表面積大， 表面羥基豐富，容易結(jié)合紙漿中的細小纖維，增加了抄紙過程中細小纖維的留著率，這將使紙張中纖維的平均長度下降，而紙張的指數(shù)主要取決于紙張纖維的平均長度，因此加入納米纖維素后，紙張的指數(shù)略有下降。 等利用納米纖維素增強聚氧化乙烯基聚合物電解質(zhì)（ 圖），首先出納米纖維素聚合物復(fù)合基質(zhì)， 然后在乙腈介質(zhì)中，將鋰鹽引入到納米纖維素增強的聚合物納米材料中， 的聚合物電解質(zhì)納米材料具有高的離導(dǎo)電率，其電化學(xué)性質(zhì)、機械性能和熱穩(wěn)定性都得到了很大提高。圖納米纖維素用于增強聚合物電解質(zhì) 自然界中存在多種可降解的生物高分子，納米纖維素加入天然高聚物基體中，可獲得具有

27、優(yōu)異性能生物可降解的綠色復(fù)合材料。 等用長度幾微米、寬度幾十納米的纖維素微纖絲增強淀粉材料，結(jié)果表明微纖絲在淀粉基質(zhì)中均勻分散，復(fù)合材料的彈性模量、抗張強度和熱穩(wěn)定性顯著提高；微纖絲與淀粉分子鏈通過氫鍵作用結(jié)合，導(dǎo)致復(fù)合材料的力學(xué)性能及熱力學(xué)性能發(fā)生改變，而且微纖絲在復(fù)合過程中的結(jié)晶度和熱穩(wěn)定性也得到了提高。 將納米纖維素加入聚乳酸基質(zhì)中形成的復(fù)合材料的機械性能、阻隔性能和尺寸穩(wěn)定性都得到了提高。 唐麗榮 采用紫膠作為背襯層，不同配比的酯化納米纖維素、紫膠和聚乙二醇復(fù)合物作為藥物載體，以黃芩苷作為模型藥物， 了基酯化納米纖維素載體的口腔黏附緩釋膜。 研究結(jié)果表明，酯化納米纖維素作為口腔黏膜載體

28、，對口腔黏膜的黏附性好，對藥物的包覆性亦良好，緩釋效果明顯，因此其作為緩釋藥物載體材料有較大優(yōu)勢。 他們同時研究以馬來酸酐酯化納米纖維素為載體，通過酯化反應(yīng)引入氨基酸間隔臂，再與妥舒沙星（ ） 偶聯(lián) 藥物軛合物，研究表明載體馬來酸酐酯化納米纖維素對藥物具有良好的包載性，而且的藥物軛合物可以較好地實現(xiàn)結(jié)腸靶向給藥。 展 目前對于納米纖維素的與應(yīng)用方面的研究十分活躍并取得了較大進展。 但是在纖維素納米化過程中通常需要使用強酸等化學(xué)試劑，容易產(chǎn)生廢液，后續(xù)處理，污染環(huán)境；或者采用高能耗的機械法，對設(shè)備要求特殊，過程難以控制，成本高。 因此，探索新的提取分離方法，高效、環(huán)保、低碳的納米纖維素是當(dāng)前迫切

29、需要解決的問題。納米纖維素表面的羥基，由于羥基之間的氫鍵作用導(dǎo)致納米纖維素很容易產(chǎn)生自團聚現(xiàn)象，影響了其在基質(zhì)中的分散性，導(dǎo)致其與基質(zhì)之間的界面相容性變差，限制了納米纖維素的應(yīng)用進程。因此，對納米纖維素進行表面化學(xué)修飾，引入各種活性功能基團，通過這些功能基團之間的相互作用以及功能基團與基質(zhì)之間的相互作用，盡量減少納米纖維素的自團聚，提高納米纖維素與聚合物界面之間的相容性，實現(xiàn)與聚合物材料的復(fù)合，從而賦予納米纖維素復(fù)合材料特殊的光、電、磁等功能特性應(yīng)成為今后納米纖維素研究重點。 目前納米纖維素應(yīng)用方面的研究主要集中在其作為填充增強材料、賦形穩(wěn)定材料、生物可降解膜等方面，而忽視了基于多羥基納米纖維素的超分子智能材料方面研究。 因此，將具有強共價鍵結(jié)合的納米纖維素與弱非共價鍵結(jié)合的超分子聚合物結(jié)合，基于氫鍵作用和超分子化學(xué)理論，利用納米纖維素表面羥基與超分子之間的氫鍵作用，構(gòu)筑基于多重氫鍵作用的納米纖維素超分子體系，繼而研發(fā)出高值化的功能性納米纖維素材料，可進一步拓展納米纖維素的應(yīng)用范圍。參考文獻（，： ，（）： ， ， ， ， ， （）： ， ， ， ， （）： ， ： ，