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纤维素纳米晶体,CNC,是以纤维素为原料,经过一定的机械和化学方法处理而成的,棒状的、具有纤维素的基本结构与性能和纳米颗粒特性的生物聚合物。在CNC悬浮液中,这些棒状纳米颗粒任意取向,由于其纳米尺寸及硫酸水解过程中CNC表面引入的硫酸酯基团,使得CNC颗粒能够稳定地悬浮于水中。当悬浮液的浓度增加时,形成胆留型液晶织构,且CNC基团螺旋状定向排列。在45℃恒温水浴中,用64%(wt)硫酸水解法制备CNC,可得到长100～400nm,直径5～22nm呈棒状,具有很高的结晶度、较高的比表面积和强度的CNC颗粒。然而此法制备CNC时会有大量未水解充分的纤维素片段以及以单体和寡聚形式存在的糖,当将CNC分离出来以后,这些物质仍然存在于水解残液中。采用加入质量分数为80%(wt)的硫酸的方法,调节水解残液中硫酸浓度至56%(wt), 45℃条件下反应3h,可使水解残液中葡萄糖含量达到最大值;处理后的水解残液过两次阴离子交换膜,可使硫酸的回收率达到90.31%,浓缩得到10.06mol/L的浓硫酸和36g/L的葡萄糖溶液,可再次用于生产实验,实现了生物质资源的再次利用和充分利用。按照 1g棉浆(绝干):15mgTEMPO: 150mgNaBr: 10mL10%(wt)NaC1O 的比例,在pH=10.3～10.5条件下反应的方法,制备出羧甲基化的纤维素,再用高压均质机在100MPa时均质化处理20个循环制备纤维素纳米纤丝(NFC)。利用CNC的液晶性能,采用浇筑成膜法制成具有偏光效应的虹彩膜材料。单纯用CNC制成的膜材料脆且易碎,不利于推广应用。通过向悬浮液中分别加入不同比例的纤维素纳米纤丝(NFC)、聚乙烯醇(PVA)、水溶性维尼纶(VL)的方法,可改变制备出的虹彩膜的色彩,并提高膜的抗张指数。研究结果表明:NFC的加入可制备出天蓝、淡粉等颜色的NFC-CNC共混虹彩膜,PVA的加入可制备出草青、天蓝、灰黑等颜色的PVA-CNC共混虹彩膜,水溶性维尼纶的加入可制备出蓝、棕红、浅灰等颜色的VL-CNC共混虹彩膜。通过虹彩膜断面结构SEM图片的观察发现,单纯CNC虹彩膜的断面,垂直于平面方向为层状结构,平行于平面方向的螺旋定向排列。加入三种物质后成膜的断面结构与单纯CNC成膜的断面结构相似,都与其液晶相的排列方式相同,但在外观的表现形态上,垂直于平面方向上的层状结构清晰可见,平行于平面方向螺旋结构的排列,则是PVA-CNC共混虹彩膜的最清晰,VL-CNC共混虹彩膜次之,NFC-CNC共混虹彩膜可观察到的螺旋结构最模糊。加入NFC可使虹彩膜的抗张指数增加到最大值29.8N,PVA的则可达到174N,水溶性维尼纶的为52.87N。在达到最大值前,虹彩膜的抗张指数随着三种物质的加入而迅速增加,之后,除加入PVA的虹彩膜的抗张指数基本保持不变,加入另外两种物质的抗张指数则逐步降低至基本保持不变。