cellulsoe nanocrystal组内学习会-文献综述

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1、YoussefHabibi,LucianA.Lucia,,Chem.Rev.2010,110,3479–3500.CelluloseNanocrystals:Chemistry,Self-Assembly,andApplications报告人：指导老师：2012.10.162012.10.16主要内容1.纤维素的结构和形态2.纤维素纳米晶(CNs)2.1CNs的化学改性2.2CNs的自自组装2.3CNs在纳米复合材料中的应用纤维素07μm自然界储量最大的天然高分子来源广泛，再生量大，可降解纤维素-fibrous,tough,water-insoluble纤维素-Appli

2、cation应用广泛146123456D型OHα-D-葡萄糖还原性β-D-葡萄糖146葡萄糖(glucose)单体√纤维素-Structure图1：纤维素链结构.β-D-1,4-糖苷键连接重复单元：纤维二糖旋转180°纤维素-ChainStructure图2：纤维素分子间的氢键网络结构分子内氢键：C3羟基-邻环O5；C2羟基-C6羟甲基O分子间氢键：C6羟甲基O-邻链C3羟基纤维素-Structure常见构象O6-C6相对于C5-O5O6-C6相对于C4-C5gtgtggggtgtg图3：三种最可能的羟甲基构象纤维素-构象基原纤纤维素分子链(36)平行排列(结晶纤维素的最

3、小结构单元)微原纤(晶区可位于微原纤内，受分子间、分子内氢键以及vanderWaals的作用聚集在一起，断面尺寸：2-20nm)原纤图4：纤维素微观结构示意图纤维素-构造纤维素-结晶形态无定形区域是由于分子内应力导致的微原纤的倾斜和弯曲图5：纤维素结晶结构示意图纤维素-结晶变体由于纤维素的来源以及处理方法不同导致分子内以及分子间氢键以及分子内取向不同进而使纤维素分子的多晶型(polymorphs或allomorphs)固态纤维素的五种结晶变体纤维素Ⅰ纤维素Ⅳ纤维素Ⅲ纤维素Ⅱ纤维素ⅤⅠαⅠβⅢⅠⅢⅡⅣⅠⅣⅡ聚合度过低，一般不研究退火处理纤维素Ⅰ纤维素Ⅳ纤维素Ⅴ纤维素Ⅱ纤维素

4、Ⅲ液氨或胺类处理丝光化处理溶液再生液氨或胺类处理140℃再生磷酸或盐酸处理磷酸或盐酸处理磷酸或盐酸处理260℃甘油中加热多种处理方法结晶变体间的相互转换图6：纤维素结晶变体结构示意图CelluloseNanocrystals07μmCNs:grownundercontrolledconditionthatleadtotheformationofhigh-puritysinglecrystal,havingthesamecrystallinestructurewiththeoriginalfiber.whiskermonocrystalscellulosecrystalli

5、tenanocrystalsmicrocrystallinecelluloseCelluloseNanocrystalsCNs的制备CNs的制备的一般步骤：酸水解—加水终止反应—离心去酸—渗析至pH值为一常数—CNs悬浮液。不同来源的纤维素纳米晶的TEM图a)海鞘纤维素b)细菌纤维素c）苎麻纤维素d）剑麻纤维素CNs的形态和尺寸不同来源的纤维素纳米晶的尺寸：长和宽不同来源，CNs的尺寸不同CNs的自组装稀溶液中（randomlyoriented）isotropic浓度增加anisotropic临界浓度chiralnematicphaseSelf-inducedparall

6、elalignment(entropicallydriven)CNs在水中的自组装electrolyte-freeaqueoussuspensionCN浓度增加，螺距降低；电解质的加入，形成手性胆甾型液晶的临界浓度增加手性胆甾相含量在1mM时最少，2-5mM无相分离CNs的特点高纯度，高聚合度，高结晶度，高亲水性，高杨氏模量，高强度，超精细结构，drawback：与有机溶剂的亲和性CNs的化学改性在CNs表面引入稳定的正电荷或者负电荷平滑CNs的表面自由能，增加与非极性溶剂以及憎水基体的相容性非共价表面化学改性TEMPO-MediatedOxidation阳离子化酯化、甲

7、硅烷基化等其他的表面化学改性接枝聚合物非共价表面化学改性主要通过吸附表面活性剂实现–surfactant-coatedCNs在非极性溶剂中分散的很好表面吸附的CNs加入到i-PP中，表现出了很好的相容性，并且可以作为成核剂形成了β-晶型（一般形成α-晶型）2)TEMPO-MediatedOxidation3)阳离子化CNs表面接枝EPTMAC4)酯化、甲硅烷基化等其他的表面化学改性5)接枝聚合物grafting-onto:把presynthesized聚合物通过偶联剂接枝到纤维素表面的羟基上grafting-from：表面原位