ACS Sustainable Chem. Eng.：TEMPO氧化纖維素納米纖維與羥基磷灰石共沉淀制備非脆

DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c06059

通過羥基磷灰石在纖維素納米纖維分散液中的結晶制備了有機-無機納米復合材料。將氯化鈣水溶液添加到纖維素納米纖維和磷酸氫二鈉的水分散體中，產生白色沉淀，其中羥基磷灰石和纖維素納米纖維以約70:30的重量比混合。在120℃和120MPa下對納米復合粉末進行單軸壓縮，制備出壓縮的納米復合塊。三點彎曲試驗表明，該納米復合材料的彎曲強度高達57MPa，彈性模量高達4.1GPa。隨著共沉淀溫度升高至70℃時，材料的力學性能得以提高。溫度進一步升高至90℃導致彎曲強度降低。彎曲試驗后，壓縮的納米復合材料沒有斷裂成兩半。斷裂表面呈現出約140μm長的纖維結構，這表明纖維素納米纖維聚集在一起形成亞毫米長的纖維結構，聚集體的形成有助于非脆性斷裂。

圖1.樣品1-8、TCNF Na鹽和HAP的TG/DTA曲線。

圖2.樣品1-8、TCNF Na鹽和HAP粉末的XRD圖。

圖3.HAP的晶粒大小和長徑比c/a與共沉淀溫度的關系圖。

圖4.樣品1-8、TCNF Na鹽粉末和HAP粉末的紅外光譜。

圖5.壓縮樣品3（a）以及樣品1-8和HAP（b）三點彎曲測試的代表應力-應變曲線。

圖6.樣品1-8的抗彎強度σb和彈性模量Eb2（a）以及斷裂能（b）與共沉淀溫度的關系圖。

圖7.壓縮納米復合材料斷裂表面的SEM顯微照片。（a）樣品3，方法A，70℃，（b）樣品7，方法B，70℃，（c）參考塊，磷酸化木薯淀粉-HAP納米復合塊，在70℃下通過共沉淀制備。

圖8.兩種雜化方案的示意圖。