纳米纤维素的制备 PPT课件
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纳米纤维素
Tunicate[1]
Cotton[2]
1 Cellulose Nanocrystals
Abundant
High crystalline order
Nanoscale dimension Large surface area
Low cost, availability, renewability
Superior mechanical strength
3 Applications in Inorganic Nanocomposites Antimicrobial and medical application
Microbial cellulose has attracted attention as a novel biomedical material due to its biocompatibility, good strength and high water holding capacity.
3 Applications in Inorganic Nanocomposites
4 Outlook
1 Cellulose Nanocrystals( cellulose microcrystals ，cellulose whiskers ，nanocellulose crystals or
nanocrystalline cellulose )
Reference
[1] Lu P, Hsieh YL. Preparation and properties of cellulose nanocrystals: Rods, spheres, and network[J]. Carbohydrate Polymers, 2010,82(2): 329-336. [2] Khalil HPSA, Bhat AH, Yusra AFI. Green composites from sustainable cellulose nanofibrils: A review[J]. Carbohydrate Polymers, 2012,87(2): 963-979. [3] Ciprian M. Cirtiu.Cellulose nanocrystallites as an efficient support for nanoparticles of palladium: application for catalytic hydrogenation and Heck coupling under mild conditions. Green Chem., 2011, 13, 288–291 [4] Koga H, Tokunaga E, Hidaka M, et al. Topochemical synthesis and catalysis of metal nanoparticles exposed on crystalline cellulose nanofibers[J]. Chemical Communications, 2010,46(45): 8567-8569. [5] Jie Cai.Nanoporous Cellulose as Metal Nanoparticles Support. Biomacromolecules2009,10,87– 94
《纤维素纤维》课件
结论和要点
纤维素纤维具有广泛的应用领域，市场前景广阔。随着制备技术的进步和可 持续发展的推动，纤维素纤维将迎来更多机遇和发展。
备高纯度的纤维素纤维。
3
纺纱
通过将纤维素溶解成纺丝液，再通过旋 转制备纤维素纤维。
纺丝技术
采用湿法或干法纺丝技术，将纤维素纤 维制成纺丝纤维。
纤维素纤维的应用领域
纺织
纤维素纤维可用于制造高品质纺织品，如衣服、 窗帘和床上用品。
建筑
纤维素纤维在建筑材料中的应用越来越广泛， 如增强混凝土和环保墙板。
生物医学
纤维素纤维被用于制备生物医学材料，如人工 血管和软组织修复支架。
包装
纤维素纤维是一种可降解的包装材料，对环境1 优点
高强度、生物可降解、可再生、可塑性强。
2 局限性
生产成本较高、对环境温度和湿度敏感。
纤维素纤维的市场前景
市场需求
纺织、建筑、生物医学等领域对 纤维素纤维的需求不断增长。
《纤维素纤维》PPT课件
此PPT课件将介绍纤维素纤维的定义、特性、制备方法、应用领域、优点和局 限性、市场前景以及发展趋势。
纤维素纤维的定义和特性
纤维素纤维是由纤维素分子组成的纤维结构。它们具有高强度、耐久性和生 物可降解性，在纺织和材料领域有广泛应用。
纤维素纤维的制备方法
1
化学处理
2
利用化学方法，如酸碱处理和纯化，制
制备技术进步
纤维素纤维制备技术不断改进， 降低了生产成本和环境影响。
替代材料趋势
纤维素纤维作为可降解替代材料 的发展前景广阔。
纤维素纤维的发展趋势
1
改良纺纱技术
2
改进纺纱技术，提高纤维素纤维的纺丝
性能和质量。
微纳米纤维素的制备和表征
纤维素的机械处理:将洗至中性的纤维素在均质机中进行均质，根据需要设 置不同的均质压力或者不同的均质时间，得到的产物放入冰箱冷藏待用。或者将 洗涤后的纤维素利用高速剪切机进行高速剪切处理，也可以得到低结晶度的微纳 米纤维素。 结果与讨论
高压均质的原理和特点:高压均质机以高压往复泵为动力传递及物料输送机 构，将物料输送至工作阀(一级均质阀及二级乳化阀)部分。要处理物料在通过工
体，如:将 40g 木粉放入 2000mL 的浓度为 10wt% 的 NaCIO 溶液中，在 70 0C
降解 24ho 产物过滤洗涤后，得到微纳米纤维素晶体。
低结晶度的微纳米纤维素的制备:将微纳米纤维素晶体放入质量分数为 9% 的 NaOH 或 KOH 水溶液中，搅拌均匀，在 _5 0C 冰箱中冷冻 24h。将冷冻后的纤 维素溶液置于凝固浴中再生 。 凝固浴可以为大量的蒸倔水，也可以为乙醇、甲醇、 甘油及他们的混合物。
作阀的过程中，在高压下产生强烈的剪切、撞击和空穴作用，从而使液态物质或
以液体为载体的固体颗粒得到超微细化。纤维素在经过机械应力的作用后，物理 性质和化学性质可能会发生变化，如纤维束的分散、长度变短、聚合物和结晶度 下降，对各种化学反应和酶水解的可及度和反映 性能提高等 。 张俊华等压均质化 处理，得到的产物比表面积随着均质次数的增加而增大，保水值也逐渐增大。高 压均质机可以有效地破坏纤维素的原纤结构，使经过均质的纤维素产物具有更大 的可及度。所以，机械处理方法也成为了纤维素的处理中的一种可行的方法。纤 维素在经过高压均质、高速剪切和研磨等机械方法处理过程中，会受到剪切应力 和 冲 击应力的作 用， 在这 种 应力作用下 ， 纤维素 部 分结 晶 被破坏，甚至会引起纤
(1) 经过处理的低结晶度的纤维素的尺寸在微米和纳米之间，由电镜可以 看到有不规则的结构，产物多数呈无定形的结构 。
高压均质的原理和特点:高压均质机以高压往复泵为动力传递及物料输送机 构，将物料输送至工作阀(一级均质阀及二级乳化阀)部分。要处理物料在通过工
体，如:将 40g 木粉放入 2000mL 的浓度为 10wt% 的 NaCIO 溶液中，在 70 0C
降解 24ho 产物过滤洗涤后，得到微纳米纤维素晶体。
低结晶度的微纳米纤维素的制备:将微纳米纤维素晶体放入质量分数为 9% 的 NaOH 或 KOH 水溶液中，搅拌均匀，在 _5 0C 冰箱中冷冻 24h。将冷冻后的纤 维素溶液置于凝固浴中再生 。 凝固浴可以为大量的蒸倔水，也可以为乙醇、甲醇、 甘油及他们的混合物。
作阀的过程中，在高压下产生强烈的剪切、撞击和空穴作用，从而使液态物质或
以液体为载体的固体颗粒得到超微细化。纤维素在经过机械应力的作用后，物理 性质和化学性质可能会发生变化，如纤维束的分散、长度变短、聚合物和结晶度 下降，对各种化学反应和酶水解的可及度和反映 性能提高等 。 张俊华等压均质化 处理，得到的产物比表面积随着均质次数的增加而增大，保水值也逐渐增大。高 压均质机可以有效地破坏纤维素的原纤结构，使经过均质的纤维素产物具有更大 的可及度。所以，机械处理方法也成为了纤维素的处理中的一种可行的方法。纤 维素在经过高压均质、高速剪切和研磨等机械方法处理过程中，会受到剪切应力 和 冲 击应力的作 用， 在这 种 应力作用下 ， 纤维素 部 分结 晶 被破坏，甚至会引起纤
(1) 经过处理的低结晶度的纤维素的尺寸在微米和纳米之间，由电镜可以 看到有不规则的结构，产物多数呈无定形的结构 。
【精品】PPT课件 纳米材料的制备技术、检测及表征57页文档
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
【精品】PPT课件 纳米材料的制备技 术、检测及表征
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必
竹纳米纤维素的制备
竹纳米纤维素的制备
竹纳米纤维素的制备包括以下步骤：
1. 竹材的处理：首先，将竹子切割成小块，并去除表面的皮和节点部分。
然后，将竹块浸泡在化学溶液中，如氢氧化钠溶液或氢过氧化氢溶液中，以去除竹纤维素中的非纤维素物质。
2. 纤维化：将经过处理的竹块经过粉碎处理，得到竹纤维素纤维。
可以通过机械方法，如高速切碎或者磨碎来实现。
3. 纳米化：将竹纤维素纤维进行进一步加工，使其变成纳米尺寸的纤维。
常用的方法包括酸法和机械法。
- 酸法：将竹纤维素纤维浸泡在酸性溶液中，如硫酸或盐酸溶
液中，通过酸水解的方法将纤维素分解成纳米尺寸的纤维。
- 机械法：使用高压破碎或高能球磨等方法将纤维素纤维进行
机械切割，使其达到纳米尺寸。
4. 纤维素纳米纤维的提取：将纳米化的竹纤维素纤维进行过滤或离心等处理，将纳米纤维素从溶液中提取出来。
5. 纳米纤维素的干燥：将提取出的纳米纤维素进行适当的干燥，如自然风干或真空干燥等方法，得到最终的竹纳米纤维素产品。
总之，竹纳米纤维素的制备需要经过竹材处理、纤维化、纳米化、纤维素纳米纤维的提取和干燥等步骤。
具体的制备方法可根据不同的纳米纤维素产品要求进行调整。
tempo氧化纳米纤维素的的制备与表征
导言1.1 研究背景在材料科学领域，纳米纤维素作为一种重要的纳米材料，具有广泛的应用前景。
它不仅具有天然纤维素的优良性能，如高强度、高韧性，还具有纳米材料的独特性质，如高比表面积、可调控的孔径结构等。
制备和表征纳米纤维素的方法备受关注。
1.2 研究意义tempo氧化纳米纤维素是一种常见的纳米纤维素材料，其制备过程及表征方法对于相关领域的研究具有重要意义。
通过深入了解tempo氧化纳米纤维素的制备与表征方法，可以为材料科学领域的研究和应用提供重要的参考和指导。
2. tempo氧化纳米纤维素的制备2.1 材料及试剂准备制备tempo氧化纳米纤维素的首要步骤是准备所需的材料和试剂。
通常情况下，项目包括纤维素原料、tempo氧化剂、辅助剂等。
2.2 制备方法制备tempo氧化纳米纤维素的常用方法包括氧化-还原法、溶剂交换法、机械处理法等。
其中，氧化-还原法是一种较为常见的方法，其步骤主要包括氧化反应、还原反应和纤维素的再结晶。
2.3 影响因素制备tempo氧化纳米纤维素的过程中，存在多种影响因素，如温度、反应时间、氧化剂浓度、pH值等。
这些因素对产品的纳米纤维素结构和性能具有重要影响。
3. tempo氧化纳米纤维素的表征3.1 形貌表征通过透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）等技术对tempo氧化纳米纤维素的形貌进行表征，可以获得其纤维形态、尺寸分布、表面形貌等信息。
3.2 结构表征采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术对tempo氧化纳米纤维素的结构进行表征，可以了解其晶体结构、化学键类型、官能团等信息。
3.3 性能表征常用的性能表征方法包括比表面积测定、孔径分布测试、力学性能测试等，这些测试可以揭示tempo氧化纳米纤维素的比表面积、孔径结构、力学性能等重要参数。
4. 结论与展望通过对tempo氧化纳米纤维素的制备与表征方法进行系统归纳和总结，可以得出一些结论性的观点。
也可以对未来的研究方向和应用前景进行展望，为相关领域的研究工作提供参考。
纳米纤维素的制备及应用研究进展
微生物纤维素 ［６－７］
直径 ５ ～ ７０ ｎｍ，
长度 １００ ～ ２５０ ｎｍ
低分子量糖，醇类
细菌合成
直径 ２０ ～ １００ ｎｍ
纤维素微纤丝（ ＭＦＣ）
１ 纳米纤维素的制备方法
径 １０ ～ ３０ ｎｍ、长度 ５０ ～ ２００ ｎｍ 的棒状纳米纤维素
素无定形区分子排列松散，从天然纤维素中提取分
纳米纤维素的最优工艺条件为：反应时间 ２０４ ｍｉｎ、
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ； ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ； ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；广义上是指至少有一维空间尺
（ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ， ＣＮＰ） 等 ［１］ 。 按照纳米纤维
纤 维 素 纳 米 晶 体 （ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ， ＣＮＣｓ；
理，或是将用于制备纳米纤维素的纤维原料进行羧
低；磷酸对纤维素的溶解能力强，溶解速度快，不易
物理、化学或者酶处理的方法对纤维原料进行预处
甲基化预处理
［１２］
，在纤维表面引入电荷，然后再进
纳米纤维素对纤维素降解损伤小，操作简单，成本
因反应 时 间 过 长 而 导 致 纤 维 素 的 过 度 降 解。 欧
度、高结晶性、高比表面积、高抗张强度等特性，能够明显改善材料的光、电、磁等性能，在复合材料、精细化工、医
药载体、药物缓释等领域具有广阔的应用前景。 进一步对纳米纤维素的结构进行调控，在纳米尺度操控纤维素
超分子聚集体，进行结构设计并组装出稳定的功能性纤维素基纳米材料，即可以纤维素为原料构建具有优异性
能的生物质材料，这也正是目前生物质材料和纤维素科学领域的研究热点。 概括了目前纳米纤维素的主要制备
素主要分为 ３ 种类别，如表 １ 所示。 如果在分子水
直径 ５ ～ ７０ ｎｍ，
长度 １００ ～ ２５０ ｎｍ
低分子量糖，醇类
细菌合成
直径 ２０ ～ １００ ｎｍ
纤维素微纤丝（ ＭＦＣ）
１ 纳米纤维素的制备方法
径 １０ ～ ３０ ｎｍ、长度 ５０ ～ ２００ ｎｍ 的棒状纳米纤维素
素无定形区分子排列松散，从天然纤维素中提取分
纳米纤维素的最优工艺条件为：反应时间 ２０４ ｍｉｎ、
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ； ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ； ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；广义上是指至少有一维空间尺
（ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ， ＣＮＰ） 等 ［１］ 。 按照纳米纤维
纤 维 素 纳 米 晶 体 （ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ， ＣＮＣｓ；
理，或是将用于制备纳米纤维素的纤维原料进行羧
低；磷酸对纤维素的溶解能力强，溶解速度快，不易
物理、化学或者酶处理的方法对纤维原料进行预处
甲基化预处理
［１２］
，在纤维表面引入电荷，然后再进
纳米纤维素对纤维素降解损伤小，操作简单，成本
因反应 时 间 过 长 而 导 致 纤 维 素 的 过 度 降 解。 欧
度、高结晶性、高比表面积、高抗张强度等特性，能够明显改善材料的光、电、磁等性能，在复合材料、精细化工、医
药载体、药物缓释等领域具有广阔的应用前景。 进一步对纳米纤维素的结构进行调控，在纳米尺度操控纤维素
超分子聚集体，进行结构设计并组装出稳定的功能性纤维素基纳米材料，即可以纤维素为原料构建具有优异性
能的生物质材料，这也正是目前生物质材料和纤维素科学领域的研究热点。 概括了目前纳米纤维素的主要制备
素主要分为 ３ 种类别，如表 １ 所示。 如果在分子水
纳米纤维素的制备共18页文档
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
纳米纤维素的制备
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
纳米纤维素的制备
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
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什么是纳米纤维素？
棉 丝纤蛋白 木浆
高温强酸 物理搅动
纤维素的杆状的纳米晶体 100纳米 ，宽度低于10纳米
二、纳米纤维素的制备
优点
植物纤维素是自然界蕴藏最丰富的可再生资 源。天然纤维素来源丰富，价格低廉，密度 低于无机纤维,具有较高的模量和拉伸强度， 另外，其具有生物降解性和可再生性。纤维 素降解到纳米级后,不但具有纤维素的基本结 构与性能,还具有纳米颗粒的特性,如巨大的比 表面积、超强的吸附能力和高的反应活性,此 外可以提高其在复合材料基体中的分散性和 相容性.
纳米纤维素纤维的制备
OUTLINE
纳米技术和纳米纤维素 纳米纤维素纤维的制备方法 一些想法
一、纳米技术和纳米纤维素பைடு நூலகம்
纳米技术是对材料,设备和系统的创造和应用, 这些材料设备及系统是由纳米级物质来支配 的,也就是说是在原子,分子,超分子结构和以 纳米为长度单位的水平上形成的.
纳米技术研究的是那些能被合理设计出来的 物质和体系,这些物质体系由于他们的尺寸很 小而能显示出新的,独一无二的并显著改善的 物理,化学和生物性能,现象和工艺.
工艺路线
纤维原料 粉碎过筛 碱煮除杂 氧化降解 纳米纤维素微晶 超声分散 漂洗 中和
NCC的制备方法（三）
NCC-Ⅰ的制备：在3.2 kHz 的超声波振动下， 将棉短绒在恒温25℃下浸渍于55%硫酸中2.5 h， 然后稀释硫酸中止反应，去离子水洗涤至pH=7， 水洗过滤后得5%的NCC-Ⅰ胶体。
Some thoughts
改进制备方法，高效制备、分离纳米微晶纤 维素
酶法(绿色木霉，Trichoderma Vride G)与 化学法结合？
纳米微晶纤维素表面选择性化学改性 纳米微晶纤维素在高分子复合材料中的应用
Thank you！
专利：一种棒状纳米纤维素制备方法
实例：将10克棉纤维分散在200克质量百分浓度为 60%的硫酸水溶液中，在45℃温度条件下进行单模 微波辐射水解，单模微波辐射功率为100W，辐射 时间5分钟，得到水解液；所得到的水解液中加入 蒸馏水，使水解液稀释至10倍体积，再将稀释后的 水解液在10000rpm转速条件下离心分离3次；取 沉淀物进行透析2天，所用透析膜的截留分子量为 8000；透析后经孔径为0.45微米的滤膜过滤，滤 液经过200W的超声分散35分钟，得到稳定的棒状 纳米纤维素纤维悬浮液，其中纳米纤维素纤维直径 为5-10纳米，长度为100-300纳米。
NCC的制备方法（五）
将微晶纤维素置于一定量NaClO 溶液中反 应12～24 h ,然后加入HCl 中止反应, 接着 采用超声波处理30 min 以分散样品, 离心洗 涤数次至溶液出现乳白色胶体, 将胶体置于 透析袋中数天脱盐, 即得到纳米纤维素胶体, 再经真空冷冻干燥24 h 即可得到纳米纤维 素粉末。
乳黄色悬浮液
超声振荡2h 加水冲稀
悬浮液 静止，去上方清液
很难沉 离心分离洗涤数次 降分层
悬浮液
反复数次
的溶液
悬浮液转移到透析袋中，并置于去离子水中浸泡，让硫酸 分子透过，隔一段时间换水，检查水pH值，直到中性，最 后得到了具有凝胶性质的稳定的悬浮液。
纳米纤维素微晶的制备方法（二）
原理：
NaClO一般用做纸浆的漂白，可将纤维素分子 链上的羟基氧化成醛基、酮基和羧基，氧化速度和 产物的性质受到溶液pH值的强烈影响。在中性点附 近，氧化降解的速度最大，因此，对木浆和织物的 漂白应避免用中性溶液。但如果要用次氯酸钠使纤 维素发生降解，那么最合适的反应条件就是在溶液 的pH值控制在中性点或其附近。通过控制氯气的用 量、碱液（NaOH）的浓度、纤维与碱液的浴比， 用氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠，在中性条件 下，与纤维素发生剧烈反应，从而将纤维素降解成 纳米级的纤维素微晶。
NCC的制备方法(一)
纤维素大分子中的β-1，4-糖苷键是一种缩 醛键，对酸特别敏感，在适当的氢离子浓度、 温度和时间的作用下，糖苷键断裂，聚合度 下降，最后形成结晶度很高的棒状的纳米微 晶纤维素粒子。
以棉纤维为原料
加入到DMSO,80℃,6h， 处理后 45％硫酸，75℃
棉纤维 洗涤
棉纤维
搅拌10h
NCC-Ⅱ的制备：将NCC-Ⅰ在25℃下与NaOH 水溶液混合，使混合后NaOH 的浓度为1%，浸渍 几秒钟，再酸中和，滤膜分离脱盐水，去离子水洗 涤至无盐为止，然后用丙酮洗涤脱水，室温真空干 燥后即得到样品。
NCC的制备方法（四）
棉短绒用浓NaOH预处理后，再用硫酸和盐 酸水解，经超声波搅拌器处理8h后，得到白 色和象牙黄的胶体，最后在100-105℃的温 度下烘干，制得球状NCC-Ⅰ和NCC-Ⅱ的混 合产物。