タンニン酸とアルキルセルロース誘導体の吸着によるセルロースナノ結晶の表面特性の変調

セルロースナノクリスタル（CNC）は、非極性溶媒や疎水性ポリマーマトリックスに分散できない親水性ナノ粒子です。ここでは、持続可能な性質を維持しながら、タンニン酸（TA）と2つのアルキルセルロース誘導体（ACD）、メチルセルロース（MC）およびエチルセルロース（EC）の物理的吸着により、CNC表面の調整可能な修飾を示します。CNCとCNCと混合した場合のACD吸着の影響をタンニン酸（CNC@TA）で前飾り、CNC懸濁液のACD重量分率を変化させます。我々の結果は、CNC@ACDおよびCNC@TA@ACD水性懸濁液が水に良好なコロイド安定性を示し、表面特性が変化していることを示しています。これらの懸濁液を特徴付けるために、幅広い分析技術を使用して、水との相互作用に焦点を当てています。CNCとCNC@TAの両方で選択された2つのACDSが低分数で吸着し（ACD≤10％w/w）、その後10％から30％w/wの飽和領域が続きます。30％w/wを超える画分では、CNCまたはCNC@TA-Reinforced ACD複合材料の形成を観察します。ほとんどのサンプルは、トルエンで再分散可能なECリッチサンプルを除き、凍結乾燥時に水中に再分散できます。ACDコーティングされたCNCを準備するための容易な方法により、モジュール性湿潤および乳化特性を備えたさまざまなナノ材料を作成できます。

Cellulose nanocrystals (CNCs) are hydrophilic nanoparticles that cannot be dispersed in non-polar solvents or hydrophobic polymer matrices. Here, we demonstrate the tunable modification of CNC surfaces by physical adsorption of tannic acid (TA) and two alkyl cellulose derivatives (ACDs), methyl cellulose (MC) and ethyl cellulose (EC), while maintaining their sustainable nature. We compare the impact of ACD adsorption when mixed with CNCs to CNCs precoated with tannic acid (CNC@TA), varying ACD weight fractions in CNC suspensions. Our results show that CNC@ACD and CNC@TA@ACD aqueous suspensions display good colloidal stability in water, while their surface properties are altered. We use a wide range of analytical techniques to characterize these suspensions, with a focus on their interaction with water. The two selected ACDs adsorb on both CNCs and CNC@TA at low fractions (ACD ≤ 10 % w/w), followed by an intermediate region of saturation between 10 % and 30 % w/w. At fractions above 30 % w/w, we observe the formation of CNC- or CNC@TA-reinforced ACD composites. Most samples can be redispersed in water upon freeze-drying, except for EC-rich samples redispersible in toluene. Our facile method for preparing ACD-coated CNCs allows for the creation of a range of nanomaterials with modulable wetting and emulsification properties.