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简答题论述纳米纤维素的主要制备方法及产物特点？
  • 纳米纤维素（Nanocelluloe，NC）是以纤维材料作为原料，通过化学、物理或生物处理的途径制备的具有一维纳米尺寸的纤维素材料，它具有纤维素的基本结构、性能以及纳米颗粒的典型特性，如：密度低，来源于可再生原料，可生物降解，弹性模量高达140GPa，有利于对其进行表面改性等。巨大的比表面积、较高的杨氏模量、超强的吸附能力和高的反应活性，使纳米纤维素具有一些特有的光学性质、流变性能和机械性能。这些特性使其具有广泛的应用价值，可以作为纳米复合材料中的增强材料，以及用于医药、包装、造纸、食品添加剂、油漆涂料、地板、建材等领域。
    生物质纳米纤维素的制备方法主要包括强酸水解法、机械分离法、化学预处理结合机械分离法和酶处理结合机械分离法等，.
    强酸水解法主要指利用浓硫酸、浓盐酸等强酸处理生物质纤维素，水解掉无定形区物质，保留结晶区的结构完整性，制得长度较短、结晶度较高的纳米纤维素晶须。在利用硫酸的水解过程中，会一定程度上在纳米纤维素晶须的表面引入少量负电荷。这些负电荷间的静电斥力可帮助纳米纤维素晶须均勾的分散在水中。所得晶须具有非常高的比表面积，使其在与聚合物复合时，能够与聚合物形成充足的接触面积，进而起到较好的增强作用。
    机械分离法主要包括高压匀质处理、高速研磨处理、高速搅拌处理以及高强度超声处理等。高压匀质处理主要是通过均质机内的匀质阀突然失压形成空穴效应和高速冲击，产生强烈的剪切作用，将生物质纤维素机械纤，制得纳米纤维素。这一方法可以批量化生产纳米纤维素，存在的主要问题在于所得纳米纤维素的尺度并不均匀。此外，在纳米纤维素制备过程中，匀质机容易堵塞，为此对通入均质机中的纤维素样品的尺寸要求较高，不宜过大。
    高速研磨处理是将纤维素注入到静态磨石与动态磨石之间，在研磨机工作后，动态磨石高速旋转，与静态磨石间产生强烈的剪切作用力，将磨石中间的纤维素“剪开”，制得纳米纤维素。但是在高速研磨的过程中，磨石间的剪切力对纳米纤维素的结晶区也会产生影响，一定程度上降低了所得纳米纤维素的结晶度。
    高速搜拌处理是通过高速旋转的马达带动转子转动，进而带动液体高速转动。在高速旋转的过程中，纳米纤维素间相互碰撞，高速运动的水流也会对纳米纤维素产生较强的冲击作用，进而将纳米纤维素分离出来。这一方法的不足在于产量较低，很难实现连续化、批量化生产。高强度超声处理主要是借助高强度超声波在水中产生的空化作用，对纤维素进行开纤处理。但是在所得样品中也存在一定的直径较粗的纤维，纤维的直径分布范围较大。

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