纳米微晶纤维素表面改性研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第8期高分子学报No．82006年11月ACI1AP0LYMERICASINICANov．．2o06纳米微晶纤维素表面改性研究王能丁恩勇程镕时(华南理工大学高分子研究所广州510640)(中国科学院广州化学研究所广州510650)摘要分别对纳米微晶纤维素(NCC)的表面进行醋酸酯化、羟乙基化和羟丙基化改性，利用Yr-IR、TEM、C-NMR、TGA对改性产物进行表征，研究不同的表面改性方法对纳米微晶纤维素性能的影响．结果表明，利用这几种方法改性后的NCC，经干燥后都可以重新分散在适当的溶剂中，

2、且颗粒粒径没有明显变化，但不同改性产物的热性能有所差异．关键词纳米微晶纤维索，表面改性，再分散性，醋酸酯化，羟乙基化，羟丙基化纳米微晶纤维素(nanocrystallinecellulose。样品NCC．HEC，NCC羟乙基表面改性．取10gNCC)可通过混合酸⋯或硫酸降解纤维素原料NCC浆糊加入三口烧瓶中，加入异丙醇60mL和得到，由于它的颗粒粒径小，比表面积大，因此具NaOH1．5g．于室温下搅拌1h，移入冰水浴(2有一些特有的光学性质]、流变性能b和机械5oI=)冷却30min，加入环氧乙烷，于冰水浴中反应性能]。这些特性使得NCC具

3、有广泛的应用：可30min，升温至50℃，恒温反应8h．用来制备防伪标签和高级变色油墨；也可以与样品NCC．HPC，NCC羟丙基表面改性．取10g其它材料复合制备可降解的纳米材料]．NCC浆糊加入三口烧瓶中，加入异丙醇60mL和由于NCC颗粒的比表面积极大，表面羟基十NaOH1．5g．于室温下搅拌1h，移入冰水浴(2分丰富．在干燥过程中，粒子之间很容易通过氢键5oI=)冷却30min，加入环氧丙烷，于冰水浴中反应作用而团聚．团聚后的NCC很难用物理方法使其30min，升温至50oI=，恒温反应8h．再分散，限制了其应用前景．如何提高NCC的

4、再所有样品均于烘箱中在80oI=下干燥48h．分散性。尤其是在有机溶剂中的分散性，越来越引1．2样品表征起人们的关注12]．目前改善NCC的再分散性主红外光谱分析采用美国Nieolet760型傅立叶要通过两种方法，一是加入表面活性剂lJ。’川；二是红外转换光谱仪．微晶观察采用13本电子出品的通过化学接枝的方法¨引．后一方法最大的优点就JEM．1010型透射电子显微镜．结晶形态测试采用是在高离子浓度下NCC悬浮液仍具有很好的稳13本RigakavD／max．1200型x，射线衍射仪，样品定性+但是接枝改性方法的反应条件比较苛刻．本的结晶度由分

5、峰法计算得到．核磁共振分析采用工作旨在通过一些简易的化学改性方法，对NCCBroker公司DRX400型400兆超导核磁共振谱进行表面修饰，改善NCC的再分散性．仪．热失重分析采用美国TAInstruments公司出品的TGA2050热重分析仪．高纯氮气保护，升温速1实验部分率为20K／min．1．1样品制备2结果与讨论NCC通过对微晶纤维素(MCC)混合酸水降解制得⋯，用去离子水反复洗涤至约中性，离心分离2．1红外表征得到NCC浆糊(固含量30％)．图1列出了改性前后NCC的红外谱图．对比样品NCC．CA，NCC醋酸酯化表面改性．取谱图可

6、以看出，经过醋酸酯化表面改性的NCC．CA10gNCC浆糊加入三口烧瓶中，加入异丙醇40在1720cm处有一个明显的小尖峰(C==O的伸mL，加入适量醋酸酐和硫酸，于40~C恒温水浴中缩振动吸收峰¨)，表明产物中有醋酸纤维素酯反应3h的存在．经羟乙基或羟丙基表面改性后的NCC，其2005—07—19收稿,2005—09—22修稿；**通讯联系人，E·mail：meherIg@nju．edu．cn982维普资讯http://www.cqvip.com8期王能等：纳米微晶纤维素表面改性研究983400030002000100030002800W

7、avenumber(cm一。)Wavenumber(cm一)Fig．1FT-IRspectraofsurf~emodifiedNCCsamples红外谱图与未改性的NCC的红外谱图基本相似，但在890cm附近多了一个再生纤维素的特征峰．说明在反应过程中，在NaOH作用下，NCC首先由纤维素工转变为纤维素Ⅱ，然后再进一步反应．将样品在2900cm处的谱图放大，就可以看出它们的差别，NCC与NCC—CA在2900cm附近表现为一个强的一c—H的伸缩振动峰和一个微18Ol6Ol40l2OlOO8O6O4020弱的一cH的不对称伸缩振动峰，而NCC

8、．HEC与NCCHPC在此处则形成两个强度相近的双峰．这是由于经羟乙基或羟丙基表面改性后，在NCC表。_R：c。cH，面引入了更多的一cH基团，使其峰的强度得以ORor十CH『_