纤维素纳米晶体检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-08-12  

纤维素纳米晶体(CNC)作为新型纳米材料,其理化特性、分散性及应用性能是检测的核心,需通过精准测试评估其纯度、结晶度、尺寸分布、表面电荷等关键指标,为材料研发、生产质控及应用场景(如纳米复合、生物医学、食品包装)提供科学依据。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

结晶度:评估纤维素纳米晶体的结晶区域比例,采用X射线衍射(XRD)法(Segal法),测量范围0~100%,精度±2%,扫描范围5°~60°,步长0.02°。

直径与长度分布:测定CNC的一维纳米尺寸,使用透射电子显微镜(TEM)或原子力显微镜(AFM),统计至少200个颗粒,直径测量范围2~50nm,长度50~500nm,误差±5%。

zeta电位:反映CNC分散液的胶体稳定性,采用激光多普勒电泳法,测量范围-100~+100mV,分辨率±0.1mV,电场强度100~500V/cm。

固含量:测定CNC分散液中的固体质量分数,使用真空干燥法,温度105℃±2℃,干燥时间24h,精度±0.1%。

表面羟基含量:表征CNC表面活性基团数量,采用酸碱滴定法,滴定剂为0.01mol/L NaOH溶液,测量范围0.1~5.0mmol/g,精度±0.05mmol/g。

热分解温度:评估CNC的热稳定性,使用热重分析(TGA),温度范围25~800℃,升温速率5~20℃/min,分辨率±1℃,天平灵敏度0.1μg。

分散液黏度:测量CNC分散液的流动特性,采用旋转黏度计(同轴圆筒转子),剪切速率范围0.1~1000s⁻¹,温度25℃±0.5℃,精度±1%。

纯度:检测CNC中的杂质(如木质素、半纤维素)含量,使用高效液相色谱(HPLC),检测限0.01%,误差±0.05%,流动相为乙腈-水(体积比80:20)。

比表面积:测定CNC的比表面积,采用Brunauer-Emmett-Teller(BET)法(氮气吸附),测量范围1~1000m²/g,精度±5%,脱气温度105℃。

羧基含量:反映CNC的化学改性程度,采用电导滴定法,滴定剂为0.005mol/L HCl溶液,测量范围0.05~2.0mmol/g,精度±0.02mmol/g,终点判定为电位突变。

水分含量:测定CNC中的水分质量分数,使用卡尔费休水分测定仪(库仑滴定法),测量范围0.01~100%,精度±0.05%,滴定池容量50mL。

分散稳定性:评估CNC分散液的长期稳定性,采用静置沉降法,观察时间24~72h,记录上清液体积比,精度±1%,温度25℃±1℃。

检测范围

纳米复合材料:包括CNC增强塑料(如PP、PE)、橡胶、涂料等,检测其分散性、界面相容性及力学性能(抗张强度、冲击强度)。

生物医学材料:如CNC基药物载体(紫杉醇、阿霉素)、组织工程支架(软骨、骨修复),评估其生物相容性(细胞毒性、溶血率)与降解性能(体外降解速率)。

食品包装材料:CNC改性食品包装膜(如聚乳酸、聚乙烯醇),检测其阻隔性(氧气透过率、水蒸气透过率)、机械强度(撕裂强度、耐破度)及食品接触安全性(迁移量)。

造纸工业:CNC作为纸张增强剂,测试其对纸张抗张强度、耐破度、白度的影响,以及在纸浆中的分散效率。

化妆品原料:CNC用于护肤品中的增稠剂(如面霜、乳液)或填充剂(如粉底),检测其粒径分布(D90≤100nm)、分散稳定性(zeta电位绝对值≥30mV)及皮肤刺激性。

环保材料:CNC基吸附材料(如CNC-壳聚糖复合材料),评估其对重金属离子(Pb²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺)的吸附能力(吸附容量、吸附动力学)及重复使用性。

电子材料:CNC改性导电油墨(如银纳米线-CNC油墨),测试其导电性表面电阻率≤10⁻⁴Ω/sq)、印刷适应性(黏度300~500mPa·s)及热稳定性(150℃下24h电阻率变化≤5%)。

农业材料:CNC作为农药缓释载体(如草甘膦-CNC微球),检测其缓释速率(24h释放率≤30%)、生物利用度(作物吸收效率)及环境降解性(土壤中60天降解率≥80%)。

纺织材料:CNC处理纺织品(如棉织物、涤纶织物),测试其抗皱性(折皱回复角≥150°)、耐磨性(磨损次数≥5000次)及透气性(透气率≥100mm/s)。

能源材料:CNC用于锂离子电池隔膜(如CNC-聚烯烃复合隔膜),评估其离子导电性(离子电导率≥10⁻³S/cm)、热稳定性(180℃下30min无收缩)及穿刺强度(≥1000g)。

涂料工业:CNC改性水性涂料(如丙烯酸-CNC涂料),检测其光泽度(60°光泽≥80)、附着力(划格法等级0级)及耐候性人工加速老化1000h无粉化)。

胶粘剂:CNC增强胶粘剂(如环氧树脂-CNC胶粘剂),测试其剪切强度(≥10MPa)、耐水性(浸泡24h强度保留率≥80%)及固化时间(≤24h)。

检测标准

ISO 16014-1:2019 塑料 用尺寸排阻色谱法测定高聚物的平均分子量和分子量分布 第1部分:一般原理(用于CNC分子量分布检测)

ASTM D5376-20 纤维素纤维结晶度的标准试验方法(X射线衍射法)(用于CNC结晶度测定)

GB/T 2957.1-2013 塑料 纤维素纳米晶体 第1部分:术语和定义(用于CNC术语规范)

ISO 13320-1:2009 粒度分析 激光衍射法 第1部分:通则(用于CNC粒径分布检测)

ASTM D4001-13 用旋转黏度计测定非牛顿液体黏度的标准试验方法(用于CNC分散液黏度测定)

GB/T 31246-2014 纳米材料 比表面积测定 BET法(用于CNC比表面积测定)

ISO 11358-1:2014 热重分析(TGA) 第1部分:通则(用于CNC热分解温度测定)

GB/T 12005.6-2010 纤维素醚 羧基含量的测定(用于CNC羧基含量测定)

ASTM D6579-11 用卡尔费休滴定法测定塑料中水分的标准试验方法(用于CNC水分含量测定)

ISO 22412:2017 表面化学分析 zeta电位的测定 激光多普勒电泳法(用于CNC zeta电位测定)

GB/T 14489.3-2008 塑料 拉伸性能的测定 第3部分:薄膜和薄片的试验条件(用于CNC复合膜机械强度测定)

ASTM D3985-20 氧气透过率的标准试验方法(压差法)(用于CNC包装膜阻隔性测定)

检测标准

ISO 16014-1:2019 塑料 用尺寸排阻色谱法测定高聚物的平均分子量和分子量分布 第1部分:一般原理

ASTM D5376-20 纤维素纤维结晶度的标准试验方法(X射线衍射法)

GB/T 2957.1-2013 塑料 纤维素纳米晶体 第1部分:术语和定义

ISO 13320-1:2009 粒度分析 激光衍射法 第1部分:通则

ASTM D4001-13 用旋转黏度计测定非牛顿液体黏度的标准试验方法

GB/T 31246-2014 纳米材料 比表面积测定 BET法

ISO 11358-1:2014 热重分析(TGA) 第1部分:通则

GB/T 12005.6-2010 纤维素醚 羧基含量的测定

ASTM D6579-11 用卡尔费休滴定法测定塑料中水分的标准试验方法

ISO 22412:2017 表面化学分析 zeta电位的测定 激光多普勒电泳法

GB/T 14489.3-2008 塑料 拉伸性能的测定 第3部分:薄膜和薄片的试验条件

ASTM D3985-20 氧气透过率的标准试验方法(压差法)

检测仪器

X射线衍射仪:用于测定纤维素纳米晶体的结晶度,采用Cu靶Kα射线(波长0.154nm),扫描范围5°~60°,步长0.02°,扫描速度2°/min,配备石墨单色器。

透射电子显微镜:观察CNC的形态(棒状、针状)与尺寸分布,加速电压200kV,分辨率0.2nm,配备能谱仪(EDS)用于元素分析(检测限0.1%)。

激光粒度分析仪:测量CNC分散液的粒径分布(D10、D50、D90),采用动态光散射(DLS)技术,测量范围0.1~1000nm,重复性±1%,温度控制精度±0.1℃。

旋转黏度计:测定CNC分散液的黏度,具有同轴圆筒转子(型号No.41),剪切速率范围0.1~1000s⁻¹,测量范围1~10000mPa·s,温度控制采用循环水浴。

热重分析仪:评估CNC的热分解温度(T5%、Tmax),加热速率5~20℃/min,温度范围25~800℃,天平灵敏度0.1μg,气氛为氮气(流速50mL/min)。

卡尔费休水分测定仪:检测CNC中的水分含量,采用库仑滴定法,电解池容量50mL,滴定剂为卡尔费休试剂(含碘、二氧化硫、吡啶、甲醇),测量范围0.01~100%,精度±0.05%。

激光多普勒电泳仪:测量CNC分散液的zeta电位,电极间距10mm,电场强度100~500V/cm,测量范围-100~+100mV,分辨率±0.1mV,样品池容量10mL。

高效液相色谱仪:分析CNC中的杂质(半纤维素、木质素),配备紫外检测器(UV),检测波长280nm,色谱柱为C18柱(250mm×4.6mm,5μm),流动相为乙腈-水(体积比80:20),流速1.0mL/min。

BET比表面积分析仪:测定CNC的比表面积,采用氮气吸附法,吸附温度-196℃(液氮浴),脱气温度105℃(脱气时间2h),测量范围1~1000m²/g,精度±5%,配备全自动进样系统。

电导滴定仪:测定CNC的羧基含量,使用玻璃电极(pH范围0~14)与甘汞电极(参比电极),滴定剂为0.005mol/L HCl溶液,终点判定采用电位突变法(ΔpH/ΔV≥0.5),精度±0.02mmol/g。

万能材料试验机:测试CNC复合膜的机械强度(抗张强度、断裂伸长率),配备薄膜夹具(宽度10mm),加载速率50mm/min,测量范围0~500N,精度±0.5%。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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