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凱茵化工:微晶纖維素的原料及性質介紹

文章來源: 發表時候:2022-02-07 點擊量:

微晶纖維素作為天然纖維素的一種降解產物,微晶纖維素不僅保留了天然纖維素綠色、無毒、易降解和易改性等特性,還具有自己獨特的性質,如粒徑小、模量高、結晶度高和聚合度低,是一種性能優越的生物基材料。目前,微晶纖維素的制備原料主要是天然植物纖維,其中工業上多采用棉花和木漿,實驗研究上多采用草本植物或部分農林廢棄物等。

微晶纖維素是一種呈粉末狀或者短棒狀的高分子化合物,粒徑范圍為20~80µm,無味,流動性強但不具有纖維性。其分子中主要由結晶區構成,故其結晶度較高,一般為55%~80%,晶型類型一般為Ⅰ型纖維素。

微晶纖維素

微晶纖維素的制備原料非常豐富,棉花和木漿的纖維素含量較高,目前已成為工業化生產微晶纖維素的主要原料。然而,隨著家具行業、制漿造紙工業、紡織工業等行業對木材和棉花需求量的增加,一些其他類植物纖維原料也被用于制備微晶纖維素,如草類植物、竹類植物、麻類植物以及一些農林廢棄物等。制備竹子微晶纖維素時,其得率、含水率以及結晶度分別為83.37%±1.48%、4.50%±0.5%和78%,各項性能指標與商業級微晶纖維素接近。用榕樹皮制備的形狀為棒狀、長度為90±25?µm、平均直徑為17.1±3.3?µm、結晶度指數為75.8%的微晶纖維素,其初始熱降解溫度達到314.6?℃,可作為生物復合材料中的優異填料。與木材原料相比,這些原料具有廉價、易得、木質素含量少和生長周期短等優點,可在一定程度上降低微晶纖維素的生產成本。

 

研究表明,纖維素的結晶度越高,其韌性和拉伸性越好,因此微晶纖維素具有較好的力學性能,常作為制備復合材料的首選材料。微晶纖維素也具有較好的可降解性,其降解類型主要分為六種,分別為酸性降解、堿性降解、氧化降解、熱降解、微生物降解和機械降解。

其中酸性降解是最常見的降解方式,其經酸降解后可用于制備葡萄糖或納米纖維素。在溶解性方面,微晶纖維素中含有的較多分子間和分子內氫鍵使得其不易溶解于水和丙酮等有機溶劑,但可溶解在稀堿溶液、銅胺溶液和一些其他溶劑體系中,如離子液體體系、低共熔溶劑體系和氫氧化鈉/尿素體系等。

微晶纖維素溶解后主要應用于制備可替代黏膠纖維的再生纖維和新型的功能纖維素基材料(納米纖維素、氣凝膠)。

在化學改性方面,由于微晶纖維素分子中含有較多的羥基,在不同的條件下可對其進行氧化、醚化、酯化、乙?;徒又簿鄣雀男?。經改性后的微晶纖維素具有較好的生物相容性以及可加工性,可廣泛應用于功能性復合材料等領域,如經氧化改性后得到的微晶纖維素(C-6羧基纖維素)可用于制備醫用止血材料;經醚化改性后的微晶纖維素可用于制備纖維素醚熒光材料。

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