国家标准计划《纳米技术 纤维素纳米晶的粒度分布》由 TC279(全国纳米技术标准化技术委员会)归口,TC279SC1(全国纳米技术标准化技术委员会纳米材料分会)执行 ,主管部门为中国科学院。
主要起草单位 北京市科学技术研究院 、北京市科学技术研究院分析测试研究所(北京市理化分析测试中心) 、冶金工业信息标准研究院 、北京粉体协会等 。
| 07 数学、自然科学 |
| 07.120 纳米技术 |
本标准等同采用ISO国际标准:ISO/TS 23151:2021。
采标中文名称:纳米技术 纤维素纳米晶的粒度分布。
纤维素纳米晶(CNC)是从天然纤维中提取出的纳米级棒状纤维素。
其原料来源广泛,如木材、蔗渣、稻壳秸秆、海藻、办公废纸、洋麻等,廉价易得。
其生产工艺包括酶解法、硫酸水解法、机械法和生物法等。
纤维素纳米晶(CNCs)作为一类纤维素纳米材料,具有广阔的应用前景。
纤维素纳米晶具有高结晶度、高长径比,以及热膨胀系数低、比表面积大、透明度高、机械性能好等特点。
纤维素纳米晶表面具有丰富的羟基,可以通过表面化学改性,在各种基质中稳定分散。
此外,纤维素纳米晶还具有良好的生物相容性、生物降解性、可再生性和低细胞毒性。
因此纤维素纳米晶可在包装、涂层、工程塑料、3D打印、生物医学、化妆品、废水处理、能源和电子等众多领域广泛应用。
2020年全球纳米纤维素市场规模已达到12.3亿元,作为应用广泛的纳米纤维素类型之一,随着纳米纤维素市场发展,纤维素纳米晶的市场规模也不断扩张。
目前全球纤维素纳米晶市场仍处于起步阶段,国内已有数十家企业从事纤维素纳米晶的生产和销售。
我国发展纳米纤维素具有原材料优势,未来我国纤维素纳米晶市场发展前景良好。
粒度分布是纤维素纳米晶的关键特性之一。
颗粒形态和尺寸分布不仅决定了单个纤维素纳米晶的特性,还在一定程度上影响纤维素纳米晶在悬浮液、干膜和基质中的特性,包括胶体稳定性、粘度、自组装性能,以及应用性能。
此外,粒度分布还用于区分纤维素纳米晶产品的等级。
目前国内尚无纤维素纳米晶粒度分布的相关测试标准,亟需建立规范统一的测试标准,为产品质量评价和应用提供依据。
国际标准化组织(ISO)发布了ISO/TS 23151:2021(E) Nanotechnologies-Particle size distribution for cellulose nanocrystals,提供了利用原子力显微镜和透射电子显微镜测定纤维素纳米晶粒度分布的测试方法,适用于多种工艺生产的纤维素纳米晶,以及表面修饰的纤维素纳米晶。
本标准的制定,将为纤维素纳米晶的产品研发、生产和使用提供技术支撑,对纤维素纳米晶行业的健康、快速发展具有非常重要的意义,将有力的促进纤维素纳米晶的推广应用。
本标准适用于多种工艺生产的纤维素纳米晶,以及表面修饰的纤维素纳米晶。 本标准提供了采用原子力显微镜、透射电子显微镜测定纤维素纳米晶粒度分布的方法,包括纤维素纳米晶超声分散处理并使用动态光散射分析的规程,以及显微镜样品制备、图像采集和数据分析的方法。具体如下: (1)提供了纤维素纳米晶的超声分散方法,以及使用动态光散射法分析纳米微晶纤维素粒径的规程。 (2)提供了对纤维素纳米晶颗粒进行原子力显微镜(AFM)的粒度分析方法,以实现颗粒高度的尺寸测量,并提供了数据模型拟合分析方法及不确定度计算方法。 (3)提供了对纤维素纳米晶颗粒进行透射电子显微镜(TEM)的粒度分析方法,以实现颗粒的长度与宽度的尺寸测量,并提供了数据模型拟合分析方法及不确定度计算方法。