热稳定和羧基化纤维素纳米晶和纳米原纤维使用高度可回收的二元羧酸绿色和低成本生产

经济的可持续发展，不仅需要使用的是可再生和可生物降解原料，但也使用绿色环保的制造技术，生产出各种从这些可再生原料的生物制品和生化的。纤维素纳米材料，如纤维素纳米晶体（CNC）和纤维素纳米原纤维（CNF），从可再生的木质纤维素生产可生物降解的和具有适于显影的范围内的生物制品^1,2的独特的机械和光学性能。不幸的是，用于制造纤维素纳米材料的现有技术或者是能量密集型的使用纯机械开纤或环境不可持续由于非回收或处理的化学品，回收不足时，例如使用浓无机酸水解过程^3-8或氧化方法^9-当如^11。此外，氧化的方法也可以产生对环境有毒的COMPO与木质纤维素反应unds。因此，发展绿色制造技术用于生产纤维素纳米材料是非常重要的，充分利用丰富的和可再生的材料 – 木质纤维素。

用酸水解，溶解半纤维素和解聚纤维素是用于制造纤维素纳米材料的有效途径。固体酸已被用于糖产量从纤维素与缓和酸回收^12,13的优点。用浓无机酸以前的研究表明，低级酸浓度提高数控收率和结晶^3,5。这表明，强酸可能损坏纤维素结晶而温和的酸水解可能是通过综合生产和数控与CNF ^3,14的办法提高了性能和纤维素纳米材料的产量。在这里，我们使用浓度固体二元酸水解全国生产记录的方法ËCNC与CNF ¹⁵一起。这些二羧酸具有在低温或环境温度下的溶解度低，因此，它们可通过成熟结晶技术很容易地回收。它们也具有在高温下便于浓酸水解未经煮沸或使用压力容器良好的溶解性。因为这些酸也有较高的pKa比用于数控生产典型的无机酸，它们的使用效果良好的数控结晶度，尽管低级数控产率，与纤维状的纤维素固体残余物的显着量（FCSR或部分水解的纤维）剩余由于不完整的纤维素解聚。该FCSR可使用低能量输入，通过后续的机械开纤生产CNF。因此，与使用无机酸纤维素损失为糖是最小的。

它公知的是羧酸可以通过费- Speier酯化¹⁶酯化纤维素。施加二羧酸与纤维素可导致半酸未交联的酯^17（或羧化），以产生羧基化CNC和CNF为我们证实¹⁵先前。这里介绍的方法可以产生羧基和热稳定CNF和数控，这也是无论从漂白或未漂白纸浆高度结晶，同时具有相对简单和高化学品回收和使用低能源投入。