纳米纤维素在不同盐条件下的网络结构强度研究

介绍

本研究旨在探讨盐对CNF（纳米纤维素）悬浮液的特性的作用。我们对CNF悬浮液在两种不同盐存在下的絮凝性能进行了评价，两种盐分别为：氯化钠(NaCl)和氯化钙(CaCl2)。利用沉淀行为表征了纳米纤维聚集在盐存在时的聚体特性，并且评价了盐对CNF悬浮液网络强度和脱水能力的影响。

CNF悬浮液+NaCl

CNF悬浮液+CaCl₂

加入CaCl2的CNF悬浮液在不同时刻的照片如上图所示。从图中可见，随着CaCl2浓度的增加CNF悬浮液的沉淀过程呈现不规律状态。从4-8min时的照片可见，CaCl2浓度为0.1M时的沉淀速度最快。而随着CaCl2浓度继续增大，沉淀速度反而降低。从25min时的照片可见，CaCl2浓度导致纳米纤维素形成不同的网络结构。

_{2.盐对微流变性质的影响}

纳米纤维素悬浮液MSD曲线（rheolaser数据）

纳米纤维素悬浮液EI&SLB曲线（rheolaser数据）

纳米纤维素悬浮液在加入盐之后弹性因子(EI)和固液平衡点(SLB)的变化过程如上图所示。EI弹性因子代表粒子所处体系的弹性强度，SLB固液平衡点代表粒子所处体系的性质（SLB→0，固体，SLB→1，液体，SLB=0.5，固液平衡）。在加入NaCl后，EI快速增加，并且随着NaCl浓度增大最终EI逐渐增大同时，SLB快速降低，并且随着NaCl浓度增大最终SLB逐渐降低。在加入CaCl2后，EI快速增加，SLB降低，CaCl2浓度对最终EI值和SLB值影响不大。这可以说明只要有少量的CaCl2存在就可以使得纳米纤维素的网络结构改变到最终状态，随着CaCl2浓度的继续增大，纤维素悬浮液的zeta电位发生明显变化。

纳米纤维素悬浮液不含盐图a的扫描曲线基本重合，说明悬浮液不含盐的情况下基本稳定。在加入0.01M的NaCl后底部透光下降，顶部透光增强，说明纳米纤维素开始沉淀。在加入1M的NaCl后，扫描线之间的间隔明显增大，说明沉淀速度增加了。

利用Turbisoft获取样品脱水量随着时间的变化过程，可以发现NaCl浓度对脱水速度的影响是规律增加的。

结论多散斑扩散光谱 (Rheolaser)是一种崭新的测试方法，适用于研究结构脆弱材料的粘弹性性质，并且非常适于原位监测样品的溶胶-凝胶变化过程的网络结构强度。配合静态多重光散射（Turbiscan），可以准确地表征悬浮液的失稳过程和粒径变化过程。
引自DOI10.1007/s10570-015-0784-y

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