纳米纤维素制备及其在硝化棉基发射药中的应用

俞青源，王文俊，孙美玲，唐方圆，赵静，邵自强

(1.北京理工大学 材料学院，北京 100081;2.泸州北方化学工业有限公司，四川 泸州 646605)

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纳米纤维素指的是至少有一维尺寸达到100 nm以下的纤维素粒子[1]。除了保有纤维素的可降解、可再生等环保特性，纳米纤维素还具有纳米材料所特有的精细结构和小尺寸效应。除此之外，纳米纤维素还具有高结晶度、高比强度、高比模量等独特结构和力学性能优势[2]，有资料报道[3]纯纳米纤维素制成干膜，其杨氏模量可超过140 GPa，抗张强度达到1.7 GPa.因此，纳米纤维素作为复合材料的增强改性材料一直是其应用的主要方面。

与传统的无机纳米材料相比，纳米纤维素具有更低的密度(1.5 g/cm3)、更好的可回收性和处置性、更低的价格和易于改变的表面性能等，是一种绿色复合材料增强相。常见的纳米纤维素主要包括以下4类[4]，即细菌纤维素、纳米纤维素晶须(CNW)和纤维素纳米纤维(CNF)以及静电纺丝纳米纤维素。其中，CNW与CNF是目前工业化制备和应用的主流品种。自1995年Favier等[5]第一次将CNW作为增强相掺入聚苯乙烯- 丙烯酸丁酯基体中制得纳米复合材料后，对于此类复合材料的研究就方兴未艾。在过去的20多年里，利用纳米纤维素固有的高刚性和高模量来改善复合材料性能的研究不断增加，如聚氨酯[6]、聚乙二醇[7]、聚丙烯[8]、淀粉[9]、聚乳酸[10]、环氧化合物[11]、聚丙烯酰胺[12]、聚乙烯醇[13]等作为基体的复合材料都已见诸报道。

硝化纤维素(NC)是目前发射药中应用非常广泛的一类含能粘结剂，但由于其半刚性分子结构所决定，韧性特别是低温韧性不足的缺陷一直限制着其应用。……