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疏水性纳米纤维素的制备及其在复合材料中的应用
随着复合材料在现代工业中的广泛应用，其性能要求也越来越高。其中，增加材料的韧性和降低水分敏感性成为研究的重点。而纳米纤维素材料作为一种优良的纳米填料，具有高分散性、高比表面积和高结晶度等优点，受到了广泛的研究。本文将介绍疏水性纳米纤维素的制备方法及其在复合材料中的应用。
一、疏水性纳米纤维素的制备方法
1.1纳米纤维素的制备
纳米纤维素是指直径在10-100nm的木质纤维素纤维（NFC）。其制备方法主要包括化学和机械两种方法。在化学方法中，木质素经过硫酸加热处理后，获得木质素纤维素。接着，通过胶体磨和超声波处理等方法，其大小被缩小至几十纳米。而机械制备方法则是将纤维素溶液造纸并干燥后，再进行超声波处理等方法，得到纤维素的像纳米级别的粉末。
1.2疏水性纳米纤维素的制备
疏水性纳米纤维素的制备方法主要包括物理和化学两种方法。
物理方法主要是通过表面修饰、负载疏水性聚合物等方法让纳米纤维素表面具有疏水性。其中，采用表面修饰的方法，常见的表面修饰剂如十六烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三羟基硅烷等，将表面修饰剂在水中进行混合，然后将纳米纤维素置于其中，所得到的固体经过去离子水处理之后，表面即可呈现出疏水性。
化学合成法主要是依托于化学改性实现纳米纤维素的疏水性。常见的化学改性方法包括酸酐法、磁化固定表面活性剂法等。其中，酸酐法采用酸催化下，硬脂酸酐与纳米纤维素产生反应，从而实现表面的羧基化，这些表面羧基可以被进一步反应为疏水的末端羧酸或酯化生成疏水分子。而磁化固定表面活性剂法则是采用N-(2-氨乙基)3-氨基丙基三乙氧基硅烷等个液晶表面活性剂，通过磁场固定在纳米纤维素表面上，使其表面来源于疏水性的烷基链，从而获得疏水性的纳米纤维素。
二、疏水性纳米纤维素在复合材料中的应用
2.1疏水纳米纤维素的增韧作用
将疏水性纳米纤维素加入到复合材料中，可以增强材料的韧性和承载能力。当疏水纳米纤维素与材料中的树脂共同作用时，可以扩散到复合材料基质中，在界面区域形成一个强的界面，并且在破坏时形成裂纹桥梁，从而达到增强韧性的作用。
2.2疏水纳米纤维素的防水效果
由于疏水纳米纤维素表面具有疏水性，可以降低复合材料对水分的敏感性，提高材料的防水性能。疏水纳米纤维素的添加可以减少材料吸水和膨胀等现象，在湿润环境下维持其良好的性能。
2.3疏水纳米纤维素的应用前景
尽管疏水纳米纤维素已经在复合材料中取得了良好的应用，但其应用前景还有待进一步拓展。随着纳米复合材料的广泛研究，近年来，人们已经开始关注疏水性纳米纤维素在传感、防腐和生物医学等领域的应用。
三、总结
纳米纤维素已经成为一种具有巨大潜力的纳米材料，其在材料科学和工程领域的应用也在不断地发展。疏水性纳米纤维素通过表面修饰和化学改性等方法已经成功的实现了疏水性，可以有效的提升复合材料的性能。在未来的研究中，人们还需要深入探究疏水性纳米纤维素在新领域的应用并开发出更多的制备方法，以期更多地发挥其在材料科学和工程领域的潜力。