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Erschienen in: Cellulose 13/2022

05.07.2022 | Original Research

Change in the dispersion states of short-length-cellulose nanofibers upon dilution investigated by a time-domain nuclear magnetic resonance (TD-NMR)

verfasst von: Chika Takai-Yamashita, Junko Ikeda, Yuya Wada, Yutaka Ohya, Yoshifumi Yamagata, Yuichi Takasaki, Masayoshi Fuji, Mamoru Senna

Erschienen in: Cellulose | Ausgabe 13/2022

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Abstract

A short-length cellulose nanofiber (CNF) aqueous sol, prepared by a high-pressure homogenizer, showed a rapid longer relaxation time (T2) in the low-field 1H-nuclear magnetic resonance (NMR) when diluted from 20 wt% to 1 wt%. Magnetic stirring for 30 min disentangled the fiber networks and the fragmented fibers appeared in the 1 wt% CNF sol. A decrease in the specific viscosity of the diluted sols changed the rheological behavior from exponential to linear below 1 wt%, suggesting a significant decrease in the inter-fibril interaction. The small angle x-ray scattering (SAXS) with the generalized indirect Fourier transformation (GIFT) also indicated similar changes in the fiber flocculation structure without a change in the fiber size. The increasing viscosity upon severe fiber fragmentation by a high-pressure homogenizer may be ascribed to tighter holding of the interfibril water molecules. The time-domain (TD)-NMR fully supported the estimation that the transverse relaxation time (T2) showed consistently short for the 2 wt%, became shorter with the stirring time when diluted from 5 wt% to 2 wt%, and showed long upon dilution from 20 wt% to 2 wt%. Understanding the complex behavior of the highly viscous CNF sols during a simple dilution process may pave the way for developing CNF-related technology.

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Literatur
Zurück zum Zitat Ehmann, HMA (2012) Structuring of sol gel functionalized cellulose materials and their characterization. Thesis for PhD Ehmann, HMA (2012) Structuring of sol gel functionalized cellulose materials and their characterization. Thesis for PhD
Metadaten
Titel
Change in the dispersion states of short-length-cellulose nanofibers upon dilution investigated by a time-domain nuclear magnetic resonance (TD-NMR)
verfasst von
Chika Takai-Yamashita
Junko Ikeda
Yuya Wada
Yutaka Ohya
Yoshifumi Yamagata
Yuichi Takasaki
Masayoshi Fuji
Mamoru Senna
Publikationsdatum
05.07.2022
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Cellulose / Ausgabe 13/2022
Print ISSN: 0969-0239
Elektronische ISSN: 1572-882X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10570-022-04714-3

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