セルロースナノウィスカーとアルカリ/尿素溶液から再生されたセルロースマトリックスで構成されるフィルムの特性

すべてのセルロース複合膜は、温度依存性溶解度に基づいてNaoh-urea溶媒溶媒系から再生されたネイティブセルロースナノウィスカーとセルロースマトリックスから初めて調製されました。セルロースのひげは、平均長と直径300および21 nmの針のような形態を保持し、周囲温度で後者の溶液に添加すると天然の結晶性を保持しました。ナノコンポジットフィルムの構造と物理的特性は、走査型電子顕微鏡、X線回折、および引張試験によって特徴付けられました。複合フィルムは等方性があり、可視光に透明であり、ひげによる補強の結果として優れた機械的特性を示しました。セルロースウィスカーと再生セルロースマトリックス（セルロースII）との比率を変えることにより、ナノコンポジット膜の引張強度と弾性弾性率をそれぞれ調整して124 MPaと5 GPaに達することができます。ナノコンポジットフィルムの引張強度は、単純な描画プロセスを通じて157 MPaに達する可能性があり、計算されたハーマンの方向パラメーターは0.30です。この研究は、生体材料や食品成分として有用であると予想される生分解性のオールセルロースナノコンポジットの調製のための新しい経路を提供しました。

All-cellulose composite films were prepared, for the first time, from native cellulose nanowhiskers and cellulose matrix regenerated from aqueous NaOH-urea solvent system on the basis of their temperature-dependent solubility. The cellulose whiskers retained their needlelike morphology with mean length and diameter of 300 and 21 nm as well as native crystallinity when added to the latter solution at ambient temperature. The structure and physical properties of the nanocomposite films were characterized by scanning electron microscope, X-ray diffraction, and tensile tests. The composite films were isotropic and transparent to visible light and showed good mechanical properties as a result of the reinforcement by the whiskers. By varying the ratio of the cellulose whiskers to regenerated cellulose matrix (cellulose II), the tensile strength and elastic modulus of the nanocomposite films could be tuned to reach 124 MPa and 5 GPa, respectively. The tensile strength of the nanocomposite films could reach 157 MPa through a simple drawing process, with the calculated Hermans' orientation parameter of 0.30. This work provided a novel pathway for the preparation of biodegradable all-cellulose nanocomposites, which are expected to be useful as biomaterials and food ingredients.