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近年来,以纤维素纳米晶体(CNC)为模板构建具有特殊功能的载体体系已成为食品、医药等领域的研究热点;而CNC的制备及聚集性能研究对于其载体的功能设计具有重要意义。本文微晶纤维素为原料,分别采用硫酸水解法和氢氧化钠/尿素溶解法制备出具有不同形貌和尺寸的CNC粒子;分析和比较了不同粒子聚集行为的差异,考察了不同条件对粒子聚集结构形成和转化的影响,探讨了聚集体系的宏观流变特性、微观结构和驱动力之间的相互关系。主要内容包括:(1)考察了硫酸浓度、水解温度、水解时间、尿素浓度等因素对CNC粒子(CNP)得率、纯度及平均聚合度的影响,并采用扫描电镜、透射电镜、纳米粒度及Zeta电位仪、傅里叶红外光谱仪、X-射线衍射仪、热重分析等对CNP的性质进行了表征。结果表明:随着硫酸浓度的增加、水解温度的提高和水解时间的延长,CNP的得率降低,而其结晶度升高;通过硫酸水解法可制得3种棒状纳米粒子(CNP1,CNP2和CNP3),而氢氧化钠/尿素溶解法可制得球形亚微米粒子(CMP);CNP1,CNP2和CNP3均属于纤维素I型,而CMP则属于纤维素II型;硫酸水解能在纤维素晶体表面引入硫酸酯基。(2)基于CNP聚集体系的多尺度结构在流变学参数上的特殊响应,采用了流变与小角激光散射联用方法,并辅以扫描电镜,分析和比较了上述粒子聚集行为的差异;考察了粒子浓度、p H值、离子强度等因素对CNP悬浮液的稳态剪切黏度、聚集体参数特征(尺寸和长径比)的影响;并从憎液溶胶机理角度深入研究电荷变化对体系微观结构影响的规律,探讨了宏观流变特性的差异性与体系微观结构演化的关系。结果表明:CNP稳态剪切黏度变化受到剪切力变化影响,均表现为经典的“三区域”模型,整体呈剪切变稀行为;扫描电镜结果表明,CNP在强酸或强碱条件下呈现出团状聚集体形貌;CNP形貌结构的变化对其聚集行为有着直接的影响:随着CNP尺寸降低,表面磺酸基增加,p H值和离子强度对CNP聚集行为的影响减小;CNP和CMP对离子强度的变化具有不同的响应性,这与CNP上引入的硫酸酯基可有效增强粒子间的静电排斥作用有关;而盐能屏蔽静电排斥力,导致CNP发生聚集,从而改变其悬浮液的流变特性和特征聚集参数。