纳米纤维素及其在水凝胶中的研究进展

来源期刊：材料导报2019年第7期

论文作者：杨帆 马建中 鲍艳

文章页码：1227 - 1233

关键词：水凝胶;纳米纤维素;吸水性;酸解法;酶解法;表面接枝共聚;

摘    要：水凝胶是由化学或物理交联形成的具有高分子网络的聚合物,有较好的吸水性和保水性,且在一定压力下不会溢出。随着水凝胶进入人们的视野以来,水凝胶的制备工艺和应用范围在不断地优化和增加,但目前水凝胶仍存在较多问题亟待解决,如吸水性差、保水性差、耐盐性差、机械强度差、降解性差等,且目前多数水凝胶采用的原料仍为石油产品,由于我国资源短缺,水凝胶的进一步发展受到严重阻碍。为了解决这些问题,研究者将视线逐渐转向了天然高分子。天然高分子材料多存在于自然界,资源丰富。最早在水凝胶中引入的主要有淀粉、纤维素、壳聚糖等物质。纤维素是自然界中最丰富的自然资源之一,且本身具有无毒、易降解、生物相容性好等优点,被广泛应用于各个领域。然而,纤维素本身水溶性差、力学性能差,虽能有效提高吸水、保水性,但在制备过程中存在一定的问题。因此,纤维素的改性成为研究热点,羧甲基纤维素等一系列衍生物虽能很好地解决纤维素难溶于水的问题,但水凝胶的凝胶强度和耐盐性仍未解决。众所周知,纳米粒子具有一定的刚性,能有效调节物质的力学性能,因此研究者将视线转向纤维素的另一衍生物,即纳米纤维素。由于纳米纤维素的尺寸为纳米级,其性质也会发生改变,纳米尺寸不仅赋予纤维素无毒、易降解等优点,还使其具有纳米粒子密度低、力学性能好、亲水性强和热膨胀系数低等优点。将纳米纤维素引入水凝胶中,相较于传统的水凝胶主要有三大优势:(1)吸水性增强;(2)耐盐性好;(3)凝胶强度高。基于此,本文在大量文献基础上,首先综述了纳米纤维素及纳米纤维素基水凝胶的制备方法,主要包括物理机械法、化学法和物理化学结合法,并分别总结了三种制备方法的优缺点;然后介绍了纳米纤维素基水凝胶在农业、生物医药、水处理以及其他方面的应用进展;最后,对纳米纤维素基水凝胶制备及应用中面临的挑战进行了总结,并对其发展趋势进行了展望。