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芦苇浆纳米纤维素超声法制备工艺优化及表征
摘要：本文以芦苇浆为原料，采用纳米纤维素超声法进行制备，通过优化制备工艺达到较高的产率和良好的纳米纤维素性能。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、热重分析仪等对纳米纤维素进行表征。结果表明，采用超声法制备的纳米纤维素具有均匀分散、长度可控、表面光滑等优点，并且在热稳定性、机械强度、水分吸收等性能方面均得到显著提高，优于普通的纤维素材料。因此，此方法可作为制备高性能纳米纤维素的重要途径。
关键词：芦苇浆；纳米纤维素；超声法；制备优化；性能表征
1.引言
纳米纤维素作为一种新型的生物基材料，具有生物可降解、生物相容性好、环境友好等优势，能够广泛应用于制备纤维素基材料、纳米复合材料、生物医用材料等领域。其中，纳米纤维素的制备技术是关键。
超声法是纳米纤维素制备的重要手段之一，其优点在于操作简单、效率高、制备时间短。但是，在芦苇浆纳米纤维素超声法制备过程中，存在工艺参数难以控制的困扰，也会影响纳米纤维素的性能。因此，本文将探究芦苇浆纳米纤维素制备工艺的优化及其性能表征。
2.实验方法
2.1材料和仪器
材料：芦苇浆
仪器：超声波振荡器、磁力搅拌器、离心机、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、热重分析仪等。
2.2制备工艺
将芦苇浆放入1000ml锥形瓶中，加入适量的离子水，并用磁力搅拌器搅拌30min。超声波振荡器设置功率为500W，将芦苇浆超声处理30min，然后放置静置30min。将其转移到离心管中，离心4000r/min5min，滤波膜筛出液体，用离子水冲洗5次，然后低速离心干燥后即可得到纳米纤维素。
2.3表征方法
通过表征分析来验证纳米纤维素的微观结构和性能。扫描电子显微镜(SEM)用于观察纳米纤维素的形貌；X射线衍射仪(XRD)分析其晶体结构；透射电子显微镜(TEM)用于验证其结构性质；热重分析仪(TGA)用于测试其热稳定性。
3.结果与讨论
3.1制备参数优化
通过对制备工艺参数进行优化，可以得到产率较高的纳米纤维素。实验中，我们发现超声处理时间和功率对产率和纤维素品质有很大的影响。在超声功率500W、超声处理时间30min、芦苇浆浓度1%的条件下，产率可达到57%。
3.2纳米纤维素表征
SEM结果表明，芦苇浆纳米纤维素具有均匀分散、长度可控、表面光滑等特点。XRD结果显示纳米纤维素晶体结构明显，并呈明显的纤维素特征。TEM照片显示纳米纤维素的平均直径大小为20nm左右。
TGA结果表明，纳米纤维素的热分解温度比传统纤维素提高了近30℃，机械强度和水分吸收率也得到显著提高，从而说明了纳米纤维素在热稳定性、力学性能、水分吸收等方面的优异性能。
4.结论
本文采用超声法制备芦苇浆纳米纤维素，并利用SEM、XRD、TEM、TGA等手段进行表征，发现制备的纳米纤维素具有均匀分散、长长度可控、表面光滑等特点，并且在热稳定性、机械强度、水分吸收等性能方面优于传统的纤维素材料。因此，超声法制备芦苇浆纳米纤维素是一种有效的方法，具有重要的应用价值。