NMMO预处理制备微纳米纤维素及其应用

微纳米纤维素(Micro Nano Cellulose，MNC)的尺寸处于微米纤维和纳米纤维范围之间，兼备一些微米纤维素和纳米纤维素的特性，在一些领域可代替微米纤维或纳米纤维素。N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)具有无毒、可回收的优势，被认为是目前最有前途的纤维素有机溶剂，其分子中N-O上的氧原子极性很强，能够破坏纤维素分子间的氢键。MNC增强纸页是目前纳米纤维素应用的热点之一，其增强效果是基于这种纤维具有较大的比表面积，且表面暴露较多的羟基，将其加入纸浆中，能够与纸浆纤维进行紧密的结合，从而提高纸浆纤维之间的结合力。
1 NMMO预处理微纳米纤维素的制备
将漂白硫酸盐针叶木浆在90℃的NMMO水溶液(质量分数为80%)中预处理2h，质量比为1:1000。利用高速搅拌机在10000r/min转速下搅拌10min，加入去离子水将溶剂洗涤干净，得到微纳米纤维素悬浮液。
2 纸页的抄造
将漂白针叶木浆(打浆度15°SR和45°SR)分别与MNC(5%、10%、15%、20%，相对于绝干浆质量)混合，在标准浆料疏解机充分疏解浆料，然后利用纸页成形器进行抄片，在105℃烘箱中烘干纸页，纸页抄造定量为(70±2)g/m2。
3 MNC用量对成纸微观结构的影响
随着MNC用量的增加，15°SR和45°SR浆料成纸表面的孔隙越来越少，表面粗糙度降低，纤维结合更加致密。说明添加MNC后纤维间间隙缩小，纸页结构更为紧密。
4 MNC用量对纸页抗张强度的影响
纸的抗张强度主要取决于成纸中纤维相互间结合力和纤维本身的强度以及纸中纤维的分布和排列方向等，最重要的影响因素是纤维结合力，即氢键的结合力。

从图3可以看出，随着MNC用量的增加，两种纸页的抗张指数均呈现上升趋势。
5 MNC用量对纸页耐折度的影响
纸页的耐折度主要取决于纤维自身强度、柔韧性、纤维长度及纤维结合力。

由图4可知，随着MNC用量的增加，15°SR浆料抄造的纸页的耐折度呈逐渐上升的趋势。但是45°SR浆料纤维长度较小，且纤维发生一定的破裂，因此当MNC用量超过一定值后，纸页中纤维的平均长度下降，使得纸页脆性增大，容易折断。
6 MNC用量对纸页耐破度的影响
耐破度是抗张力与伸长量的复合函数，是对纸页最弱部分的检查，是纸页韧性的标志。其中影响耐破度主要有两个因素，即纤维长度和纤维间结合力。

如图5所示，随MNC用量的增加，15°SR浆料抄造的纸页的耐破度呈逐渐上升趋势，而45°SR抄造的纸页的耐破度呈先上升后下降。
7 结论
添加一定比例的MNC，纸页可获得较高打浆度的强度，从而降低较高打浆度的浆料比例，有利于降低打浆能耗。

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