Produktname: nanokristacell aqueous suspension
Chemische Formel: C6 O5 H10
CAS-Nummer: 9004-34-6
Eigenschaften von nanokristalliner Cellulose
Nanokristacell Aqueous suspension
Methode
Farbe
Form
Bereich
Durchschnittliche Teilchengröße (Scherrer-Methode, SEM)
Nanocellulose-Kristallinität (XRD: Segal-Methode)
Anfängliche Zersetzungstemperatur (DTGA in N2)
Dichte
Lignin-Gehalt
Eigenschaften
Weiß – durchscheinend
Wässriges Gel, 2-5 Gew.-% Feststoffe
Hydrophil
10-15 nm breit, 150-300 nm lang
90,3%
285 °C
Wässriges Gel: 1,04 g/cm3
Unerheblich
Nanokristacell powder
Produktname: nanokristacell powder
Chemische Formel: C6 O5 H10
CAS-Nummer: 9004-34-6
Methode
Form
Farbe
Schüttdichte des Produkts
Spezifische Oberfläche
Feuchtigkeitsgehalt (Pulver)
Partikel (Kristallite) Abmessungen:
Länge
Breite
Teilchen (Kristallite) Dichte
Kristallinität:
β-cellulose
Amorphe Phase
Schwefelgehalt
Sulfatgehalt
pH-Wert von Dispersionen
Ionenstärke
Zetapotential
Durchschnittlicher hydrodynamischer Durchmesser
Eigenschaften
Gefriergetrocknetes Pulver
Weiß – hellbraun
350 – 400m²/g
344g (g/l) – Durchschnitt
5,21 (%) Durchschnitt
350 nm
35 nm
p= 1,45 g/cm3
0,89%
0,11 %
W(s) <0,05 %
C (Sulfat) < 10 mm o/kg
pH = 8,7
I = 43mmo/kg
ζ = 14,2
Ø= 255 nm
Produktion
NAVITAS: Wer wir sind
nanocrystacell ist weltweit führend in der kommerziellen Herstellung von Cellulose-Nanokristallen (CNC). CNC wird aus Cellulose in Bäumen hergestellt, daher ist CNC reichlich, erneuerbar und biologisch abbaubar.
ANWENDUNGSBEREICHE
Klebstoffe
NCC kann die Haftfestigkeit von PVA unter allen Bedingungen verbessern. Die Härte, das Elastizitätsmodul (MOE) und das Kriechen des PVA-Films wurden auch durch die NCC-Zugabe positiv verändert. Thermische Stabilität von PVA wurde signifikant verbessert, als NCC zu PVA hinzugefügt wurde. European Polymer Journal 48 (2012) 1829-1837
Die Zugabe von nanokristalliner Cellulose zu einem druckempfindlichen Klebstoff führt zu einer signifikanten Erhöhung der Überlappung-Schereigenschaften des Klebstoffs unter Beibehaltung der Schälkraft. Nur eine kleine Menge an nanokristalliner Cellulose (0,5-15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des klebenden (Meth-) Acrylat-Copolymers) wird benötigt, um die Zunahme der Schereigenschaften mit den druckempfindlichen Acryl-Klebstoffen zu beobachten.
Patent WO2016036632A1 – Pressure-sensitive adhesive containing … nanocrystalline cellulose
Papier
Das Papier, das mit Cellulose-Nanokristallen beschichtet war, wurde als Drucksubstrat und eine Tinte auf Pflanzenölbasis wurde als Druckfarbe verwendet, um mit der umweltfreundlichen bevorzugten Wahl von Druckmaterialien übereinzustimmen. Die Ergebnisse zeigten eine Zunahme des Oberflächenglanzes von mit Cellulose-Nanokristallen beschichtetem Papier sowie des Druckglanzes auf mit Cellulose-Nanokristallen beschichtetem bedrucktem Papier. Der Nachteil der Beschichtung mit Cellulose-Nanokristallen war die verlängerte Trocknungszeit der Tinte. Acta graphica 26(2015)4, 21-26
Das Ziel der Masterarbeit war es, die richtige Struktur der Stärke- und PVA-Beschichtung mit der optimalen NCC-Zusatzkonzentration zu untersuchen und entwickeln und damit die Bedruckbarkeit des Papiers zu verbessern. Zwei Papiersubstrate wurden ausgewählt, um den Einfluss der NCC-Zugabe zu analysieren. An den ausgewählten Proben, unbeschichtet sowie beschichtet mit den vorbereiteten Stärke- und PVA-Beschichtungen und mit der Zugabe verschiedener NCC-Konzentrationen, wurden mechanische Messungen und Analysen durchgeführt. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Beschichtungen mit einer optimierten NCC-Zugabe die mechanischen Eigenschaften der Proben verbessert haben und auch die Bedruckbarkeit der Probenpapiere verbessert wurde.
Sabina Medvešek: Influence of nanocrystallized cellulose on paper printability – Masterarbeit – Universität Ljubljana, Fakultät für naturwissenschaften und technik, abteilung für textilien, grafik und design
Zement
Cellulose-Nanokristalle (CNC) sind als festere Materialien als Stahl bekannt. Cellulose-Nanokristalle bieten neue Möglichkeiten zur Verbesserung der zementgebundenen Verbundwerkstoffe durch die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Die Zugabe von CNC-Additiven verbessert die Bildung vom Calcium-Silikat-Hydrat-Gel (CSH-Gel) in der Zementmatrix mit bis zu 0,2% CNC-Konzentration. Diese fortschreitende Bildung von CSH-Gel im Zementmörtel scheint die Festigkeit der Zementverbunde im Vergleich zu konventionellem Zementmörtel um 42-45% zu verbessern. International Journal of Advances in Mechanical and Civil Engineering, ISSN: 2394-2827 Band 3, Ausgabe 1, (2016), 44-48
Neuere Forschungen zeigten, dass die Cellulose-Nanokristalle (CNC) in geringen Dosierungsmengen (ungefähr 0,2 Vol.-% Zement) verwendet werden können, um das Ausmaß der Hydratation zu erhöhen und die Biegefestigkeit von Zementpasten zu verbessern. Insgesamt wurden neun verschiedene CNC mit Pasten, hergestellten mit Typ-I/II- und Typ-V-Zementen, untersucht. Isotherme Kalorimetrie (IC), thermogravimetrische Analyse (TGA) und Biegefestigkeitstests mit der B3B-Methode wurden durchgeführt, um die Leistung von CNC-Zement-Verbundwerkstoffe zu quantifizieren. IC- und TGA-Ergebnisse zeigten, dass CNC den Hydratationsgrad in allen Systemen erhöhten. IC-Ergebnisse zeigten, dass die Zunahme der gesamten Wärmeabgabe in den Zementpastensystemen vom Typ V größer als in den Zementpastensystemen vom Typ I/II war. Die Biegefestigkeitstests zeigten eine Zunahme der Biegefestigkeit bis zu 20% sowohl bei den Typ-I/II- und Typ-V-Systemen. Diese Resultate zeigten auch, dass die Leistung von CNC-Zement-Verbundwerkstoffen von der Quelle und dem CNC-Herstellungsverfahren beeinflusst werden können.
Polymers 2017, 9, 424; doi:10.3390/polym9090424
Kunststoffe und Verbundwerkstoffe
Nanocellulose kann in einer Vielzahl von Polymermatrizen als Verstärkung verwendet werden, unter anderem für Gummi, Thermoplaste, Duroplaste und biologisch abbaubare Polymere. Die Vorbereitung jeder Art des Polymerverbundwerkstoffs weist einzigartige Herausforderungen auf, um die gewünschten Eigenschaften und gute Dispersionen von Nanocellulose in den Polymermatrizen zu erhalten. Unterschiedliche Vorbereitungsmethoden erzeugen unterschiedliche Endprodukte mit unterschiedlichen mechanischen, thermischen und Barriere-Eigenschaften. Polymer 132 (2017) 368-393
Als eine Materialantwort auf kontinuierliche Anforderungen von fortgeschrittenen industriellen Sektoren haben die Kontrolle der Nanostruktur und die Zugabe von Nanopartikeln zu Polymeren zu strukturellen und funktionellen Eigenschaftsverbesserungen in einer Reihe von polymeren Systemen geführt. Die Verfügbarkeit neuer Nanopartikel mit außergewöhnlichen Eigenschaften (d.h. Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphene, Nanotone, Nanocellulose, Metalle und Keramiken) hat neue und aufregende Möglichkeiten für eine kontinuierliche Erweiterung der Polymer-Märkte eröffnet. Die Möglichkeiten dieser neuen Materialien hängen jedoch immer noch stark von der Entwicklung und Erweiterung zuverlässiger Prozessrouten ab.
Materials Science and Engineering R 85 (2014) 1-46
Farben und Beschichtungen
In der Literatur gibt es viele Beispiele für Nanocellulose-Thermoplast-Verbundwerkstoffe, aber es gibt nur wenige Studien zu Beschichtungen, die durch Cellulose-Nanokristalle (CNC) verstärkt sind. In die Lacke wurde CNC eingemischt, um die mechanischen Eigenschaften der Beschichtungen zu verbessern. Die Schlüsselaspekte in der Technologie der Nanokomposite bleiben die Dispersion der Nanopartikel in der Matrix und die Affinität zur Matrix. Für die Quantifizierung der Dispersion werden effiziente Methoden zur Charakterisierung benötigt, um die Partikel der Nanogröße zu identifizieren. CNC wurde entweder durch quartäre Alkylammoniumbromide oder Acryloyl-Chlorid modifiziert. Die mechanischen Eigenschaften (Abrieb- und Kratzfestigkeit, Härte und Haftung) wurden analysiert und mit dem Referenzlack ohne Nanopartikel verglichen. Die modifizierte CNC-Zugabe zu den UV-Wasser-basierten Beschichtungen führt zu einer 30-40% Erhöhung der Verschleißfestigkeit (Abrieb und Kratzer), ohne dass das Aussehen darunter leidet. J. Coat. Technol. Res., 11 (6) 841-852, 2014
Eine wässrige UV-gehärtete transparente Polyurethan-Acrylat-Harzformulierung wurde für beschleunigte Bewitterung für 1200 Stunden auf Holzsubstrat mit Beschichtungen mit und ohne zugesetzte Cellulose-Nanokristallen vorgelegt. Die Messungen der Nanorauigkeit wurden mit
Rasterkraftmikroskopie (RKM) an beschichteten, bewitterten Oberflächen durchgeführt. Die Oberflächenrauigkeit erhöhte sich nach der Bewitterung um das 8-10-fache. Die Farb- und Helligkeitsmessungen wurden periodisch alle 100 Stunden während der Bewitterung durchgeführt. Eine Prüfung wurde auch für eine mehrlagige Beschichtung, einen Lack auf einer opaken Beschichtung auf Holz durchgeführt. Die Zugabe von nicht modifizierten, d.h. hydrophilen, Cellulose-Nanokristallen zu transparenten Beschichtungen verschlechterte nicht die Farbstabilität von Beschichtungen; sie erhöhte tatsächlich deren Stabilität. Auf der anderen Seite war die Wirkung auf hydrophob modifizierte CNC etwas geringer. Also, die Zugabe von CNC zu Beschichtungen erhöht nicht nur die mechanischen Eigenschaften, sondern auch die Farbstabilität von beschichtetem Holz.
J. Coat. Technol. Res., 12 (2) 247-258, 2015
Pflege und Gesundheit
Derzeit sind fünf Arten der Nanocellulose bekannt, und zwar kristalline Nanopartikel, amorphe Nanopartikel, nanofibrillierte Cellulose, bakterielle Nanocellulose und Cellulose-Nanofasern, die in verschiedenen Bereichen der Pflege und Gesundheit anwendbar sind. Die kristallinen Nanopartikel werden als multifunktionelle Wirkstoffe in kosmetischen Mitteln und Zahnpflegemitteln eingesetzt. Die amorphen Nanopartikel können als antibakterielle und hämostatische Nanowirkstoffe verwendet werden. Die nanofibrillierte Cellulose zeichnet sich durch hervorragende Verdickungs- und Gelbildungseigenschaften aus. Die bakterielle Nanocellulose findet Anwendungen in verschiedenen Bereichen der Körperpflege und Biomedizin. Die Cellulose-Nanofasern können verwendet werden, um neue Arten von Wundauflagen zu schaffen. Nach der Einführung bestimmter funktioneller Gruppen können die Cellulose-Nanoträger erhaltet und verwendet werden, um verschiedene therapeutisch aktive Substanzen (proteolytische Enzyme, Aminosäuren, Antioxidanten, hämostatische Wirkstoffe usw.) zu verbinden, was die Anwendungsbereiche von Nanocellulose in Pflege- und Gesundheitsbereichen erweitert. Fabrication and Self-Assembly of Nanobiomaterials, 2016, Seiten 243-288
Durch erschöpfende Extraktion via aufeinanderfolgende Alkali- und Bleichbehandlungen wurde Cellulose aus Salat isoliert. Die isolierte Cellulose wurde unter Verwendung von 64 Gew.-% H2SO4 bei 55 °C unter konstantem Rühren für 1 Stunde hydrolisiert, um Cellulose-Nanokristalle (CNC) zu erhalten. Die Charakterisierungen wie SEM, TEM, FTIR, TGA und XRD wurden durchgeführt, um Unterschiede in den physikalisch-chemischen Eigenschaften von Cellulose nach jedem Behandlungsschritt zu bestimmen. Die isolierten CNC haben die nächsten mittleren Abmessungen: Länge 237 ± 26 nm, Dicke 33 ± 12 nm und Höhe 32 ± 7 nm. Diese Nanokristalle wurden in die Formulierungen eingebaut, die zur Herstellung verschiedener Chitosan-g-D-, L-Milchsäure-Strukturen verwendet werden. Die Bildung der Amidbindung zwischen Chitosan und Milchsäure und die weitere Entfernung von Wasser wurde durch Ofentrocknung im Vakuum bei 80 °C erleichtert. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Erhöhung der hinzugefügten CNC-Konzentration und eine Zunahme der Porosität, Abbaubarkeit, Arzneimittelfreisetzungseigenschaft und Zelllebensfähigkeit von den hergestellten Verbundstrukturen beobachtet wurden. Diese Ergebnisse können Informationen darüber liefern, wie Nanofüllstoffe wie CNC die Eigenschaften von Gewebestrukturen durch die chemischen Eigenschaften und Wechselwirkungen verändern können. Dazu kommt, dass diese Charakteristiken neue Eigenschaften ergeben können, die für bestimmte Gewebetechnologie-Anwendungen notwendig sind.
International Journal of Biological Macromolecules, in der Presse, korrigierter Beweis, online verfügbar 18. Oktober 2017
Elektronik
Die sich schnell entwickelnde Elektronikbranche und ihre ständig wachsenden Anforderungen erfordern eine konstante Entwicklung. Eine Reihe der Kerneigenschaften von Nanokristallen fördern die Entwicklung neuer elektronischer Anwendungen. Die Nachfrage nach Geräten mit nachhaltiger Energie (z. B. Lithium-Ionen-Batterien, Superkondensatoren, Solarzellen) hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen. Die Nanocellulosen (NC) von Pflanzen oder Bakterien haben vielversprechendes Potenzial wegen ihrer ausgezeichneten physikalischen, mechanischen und optischen Eigenschaften gezeigt, die für die Herstellung von Hochleistungsenergievorrichtungen wichtig sind. Die NC-Materialien und ihre Anwendungen in verschiedenen Bereichen wurden in der Literatur ausführlich untersucht. Diese Studien konzentrieren sich jedoch auf breitere Eigenschaften und Anwendungen von NC-Materialien, aber die Diskussion über die Energieanwendungen ist bei weitem nicht umfassend. Technisch gesehen, die Nanocellulosen sind nicht elektrisch leitend, aber die Leitfähigkeit ist essentiell für einige Kernkomponenten der Energiegeräte. Deswegen werden verschiedene chemische und physikalische Modifizierungsansätze entwickelt, um leitfähige NC-basierte Materialien herzustellen. Aufgrund der ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften von NC-Materialien sowie der schnell steigenden Anforderungen an Energiegeräten auf der Basis von erneuerbaren Materialien wurden enorme Forschungsbemühungen den NC-basierten leitfähigen Materialien und Energiegeräten gewidmet. Dieser Artikel ist ein umfassender Überblick über die jüngsten Fortschritte bei der Herstellung von leitfähigen NC-Materialien und Energiegeräten, einschließlich Superkondensatoren, Lithium-Ionen-Batterien und Solarzellen. Nano Energy, Band 35, Mai 2017, Seiten 299-320
Nanokompositmaterialien wurden aus Poly(vinylidenfluorid) (PVdF) als Matrixpolymer und einer stabilen DMF-Suspension aus nanokristalliner Cellulose (NCC) als Verstärkungsphase erhalten. Poröse und dichte Nanokompositmembranen wurden durch die nicht-Lösungsmittel induzierte Phasenseparation (NIPS) und das Filmgießverfahren hergestellt. Die resultierenden Filme wurden hinsichtlich ihrer Strukturierung, d.h. ihres Gehalts an kristallinen Phasen sowie ihrer Transport- und thermomechanischen Eigenschaften charakterisiert. Die Anwesenheit der Füllstoffe führte zu einer mechanischen Verstärkung, die mit einer geringeren Bruchdehnung verbunden ist. Für dichte Nanokomposite wurde eine thermische Stabilisierung bei Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur hervorgehoben und der Bildung eines starren Cellulose-Netzwerks innerhalb der Matrix zugeschrieben. Die überragenden elektrochemischen Eigenschaften zusammen mit dem beobachteten Verstärkungseffekt machen diese porösen Nanokompositmembranen zu interessanten Kandidaten für den Ersatz kommerzieller polyolefinbasierter mikropöroser Separatoren in Lithium-Ionen-Batterien.
Electrochimica Acta, Band 214, 1. Oktober 2016, Seiten 38-48
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