聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)由于其強度，熱穩定性，耐化學性，透明度和阻隔性成為了體積最大的商業熱塑性塑膠之一。
然而，它的結晶度、低潤濕性和較差的粘合性能使其與纖維素混合成為一個挑戰。
是以，用疏水性基團裝飾纖維素表面是一個關鍵的解決方案。
雖然關于天然纖維素-PET複合材料生産的文獻是高度相關的，并且在這一點上進行了詳細的讨論，但化學文摘中“PET”和“纖維素”這兩個術語之間的答案集的交集給出了大量的沖擊，在這裡無法全部解決。
為友善起見，我們在補充資料制作了一個精選作品的圖形概述以及相關文獻來闡述三氟乙酸作為纖維素納米晶的有效分散媒體的功能。
盡管cnc的生産取得了進步，但為了生成複合材料，它們在常見有機媒體中的懸浮仍然是一個挑戰。
最終，對于工業規模的應用，目标是在不修改表面的情況下實作天然cnc在有機溶劑中的分散。
實驗部分
1.1纖維素納米晶懸浮液的生産
使用Kontturi及其同僚描述的氣态氯化氫方法制備cnc。
在CNC負載為20 mg mL-1的情況下，發現所得的細白色粉末與無水三氟乙酸(TFA)混合後立即形成不透明的懸浮液。
将CNCs 懸浮于TFA 中，1 min、30 min、1 h、6 h、12 h、24 h、48 h和72 h後，淬滅于水中，制備分析樣品。
所得沉澱物經去離子水過濾，再用乙醚洗滌。
在分析之前，固體在真空下幹燥過夜。
所有病例的品質回收率均在90-100%之間。
1.2透射電子顯微鏡(TEM)和原子力顯微鏡(AFM)成像
在JEOL 1230透射電子顯微鏡上，在100 kV加速電壓下進行TEM成像。
在不同時間點收集的2.5 μL的nc -TFA懸浮液，用新鮮TFA稀釋至0.0005 wt%，沉積在發光碳塗層的TEM網格上，用2%醋酸鈾酰溶液負染色5分鐘。
AFM成像在Asylum Research原子力顯微鏡上進行，使用矽探針(f =70 KHz)，輕拍模式，掃描速率為0.8 Hz/秒。
用新鮮TFA将CNC-TFA懸浮液(2.5 μL)稀釋至0.0005 wt%，沉積在新鮮剪切的雲母基質上。
1.3熱重分析(TGA)
TGA資料采用島津TGA-50熱重分析儀測量。
在不同時間點收集的CNC-TFA懸浮液在室溫至450°C的氮氣下以10°C min-1的加熱速率表征。
1.4光譜分析
傅裡葉變換紅外(FT-IR)光譜在Nicolet 6700 FTIR分光光度計(熱電子公司)上測量，分辨率為4cm-1。
在不同時間點收集的CNC-TFA懸浮液在KBr晶圓中進行分析。
采用Bruker AVANCE 500 MHz譜儀和11.7 Tesla寬孔磁體進行固态13C交叉極化-魔角旋轉核磁共振譜(CP-MAS NMR)研究。
所有測量均使用1.0 g CNC-TFA懸浮液樣品。
1.5粉末x射線衍射(XRD)
在Bruker D8 ADVANCE粉末衍射儀上進行了XRD測量。
在10◦到80◦的2θ範圍内測量了Cu輻射(40 kV和25 mA)的衍射強度。
1.6複合膜的制備
PET取自商業水瓶，用乙醇洗滌并風幹。
組織(10毫升)和加工中心(100毫克)添加混合攪拌了24、48歲或72 h。
由此産生的均勻懸浮液被倒進一個玻璃盤在一個通風櫥和電影被蒸發的形式組織在大約30分鐘。
去離子水添加到洗掉剩餘的組織和由此産生的白色電影收獲和幹在幾層紙2 h 5公斤的負載下,然後在通風櫃裡風幹一夜。
将同樣的PET在TFA中攪拌相同的時間，并在相同的條件下幹燥，得到隻含PET的對照膜。
第二組是纖維素納米晶體在TFA 中攪拌24、48或72小時，然後在最後5分鐘加入PET片。
1.7掃描電鏡(SEM)和布魯諾爾-埃米特-泰勒(BET)吸附等溫分析
采用日立s - 4100t掃描電鏡對CNC-PET複合材料進行掃描電鏡分析。
1:10的nc -PET 在10 mL TFA中陳化72h，對照PET 在10 mL TFA中陳化72h，塗上金并成像。
BET資料采用Micromeritics ASAP2020吸收分析儀采集，分析前在RT下真空脫氣18 h。
結果與讨論
2.1數控懸架的生産
在72小時的過程中，最初自由流動的CNCs和TFA懸浮液變得越來越粘稠并逐漸澄清。
早期時間點的懸浮液最初是均勻的，但被證明是亞穩态的，并表現出非常緩慢的沉降行為，可以通過60℃的升溫來延遲，2 h後混合物保持完全均勻。
數控懸液在TFA中攪拌24小時後的廷德爾效應測量顯示存在>50 nm的顆粒。
在第二個24小時的過程中，可以看到效果逐漸減弱，并在5天後幾乎消失。
2.2TEM和AFM分析
在TEM圖像中，主要在t=0和早期時間點看到成束的cnc。
在時效過程中，形成針狀納米晶(長度145±43 nm。
AFM成像的結果與TEM基本一緻，既顯示了聚集體，也顯示了聚集體相同的針狀cnc(厚度10.8±4 nm)。
2.3熱重量分析
對于TGA測量(圖4)，分析新鮮制備的CNC樣品作為對照，該樣品與t = 1 min樣品不同，t = 1 min樣品懸浮在TFA中，1 min後用去離子水淬火并分離。
熱降解從失重曲線的一階導數(中點)和切線(起點，終點)進行評估。
對于原生CNC和t = 1 min樣品，高達100◦C的初始輕微失重可歸因于吸附水的揮發。
然後，這兩個樣品在曲線的中點約340°C時進行分解，與純纖維素的分解一緻。
從TFA中沉澱0.5 h到72 h的樣品在室溫和分解開始之間的品質損失越來越明顯。
0.5 h至24 h的樣品進行了兩階段熱分解，而t = 48 h和72 h的樣品再次進行了單階段熱分解，但範圍更廣，中點比原生CNC和t = 1 min樣品低約50°C。
而第二個t = 0.5 h, 1 h, 6 h和12 h樣品的階段分解與對照和t = 1 min樣品大緻相關，第一階段在約240-250°C之間開始分解。
這支援了紅外和核磁共振資料(第3.4節)，表明随着時間的推移，通過增加酰化來修飾cnc。
t = 0.5、1、6和12 h的中間樣本似乎包含兩個種群的cnc;一種與天然纖維素非常相似，并遵循對照樣品的熱分解路徑，另一種則大緻遵循t = 48 h和72 h樣品的熱分解路徑。
2.4光譜分析
不同時間點的TFA中cnc的堆疊FT-IR光譜。
在所有樣品中，纖維素OH拉伸、CH拉伸和OH彎曲的特征峰分别位于3433 cm-1、2898 cm-1和1643 cm-1。
對照CNC樣品的指紋區峰也幾乎與文獻中微晶纖維素的光譜重疊。
1785 cm-1處的新峰僅在t = 6 h的樣品中可見，在72 h時清晰可見，這是三氟乙酸酯的C=O函數的特征。
對照樣品和t = 72 h樣品的堆疊CP-MAS 13C-NMR圖也顯示了三氟乙酸酯C=O基團在160.1 ppm和CF3四重奏在115.3 ppm的新峰，以及與纖維素的文獻NMR資料一緻的無氫葡萄糖碳。
2.5XRD分析
用XRD分析了納米碳化矽在TFA中随懸浮時間的增加結晶度的變化。
cnc在22.5◦處的特征2θ峰，對應于水晶飛機。
觀察到該峰值随着時間的推移而降低，而在20.40℃處出現一個峰值，這讓人想起三氟乙酸纖維素的特征峰。
該峰的位置表明晶體的平面分離增加，其變寬表明成分不均勻和/或無序增加。
2.6CNC-PET複合材料的SEM和BET分析
當采用上述方法制備CNC-PET複合膜時，複合膜和由TFA澆鑄的PET對照均呈現多孔結構。
這使得測量接觸角變得困難，因為水滴逐漸被吸收到幹燥的薄膜中。
然而，在同一時間段内測量液滴的演變使我們能夠确定與對照PET相比，含有cnc的薄膜的親水性顯著增加。
還觀察到纖維素-PET複合膜比多孔PET膜吸收更多的水。
孔隙率分析表明，上述纖維素PET膜與對照PET膜的表面積在實驗誤差範圍内相同，分别為11.9和12.5 m2 /g。
根據孔徑分布可以看出PET與纖維素複合對整體孔隙度沒有顯著影響。
正如預期的那樣，複合材料的TGA曲線顯示了兩種材料的熱行為。
結論
本文提供的資料表明，原生cnc可以實體分散在TFA中，如果在短時間内沉澱出來，則可以原樣重新分離。
需要CNC懸浮在有機媒體中的應用可以利用TFA的優異溶劑性能和CNC懸浮液穩定潛力，以及其高揮發性和水混溶性，是以能夠通過蒸發或洗滌輕松從樣品中去除。
随着CNC- tfa懸浮液的老化，CNC表面逐漸增加三氟乙酰基團，流變學和透明度随之發生變化，這可能在對疏水性CNC感興趣的應用中很有用。
這項研究隻解決了CNC與PET的納米複合，這是一個簡單的問題，将CNC懸浮液與TFA中的PET溶液混合，然後幹燥和洗滌所得的薄膜，但該方法應該适用于将任何有機可溶性聚合物與非功能化天然纖維素結合。
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