离子液体法制备再生细菌纤维素纤维
离子液体中自由基反应制备纤维素接枝共聚物_朱虎
的特征吸收峰， 说明接枝产物存在羧基， 接枝成功。 因此， 接枝产物保留了纤维素骨架和丙烯酸各自的 特性， 接枝点在原来纤维素分子链的羟基上 。
图5
接枝产物的 FT － IR 图谱（ 溴化钾法）
［6 ］ ［5 ］
原料和试剂 脱脂棉： 市售， α － 纤维素含量为 94% ， 以铜乙 二胺为溶剂， 用 Ubbelodh 黏度计测得其 聚 合 度 为
4080 ； N － 甲基咪唑、 氯代正丁烷均为分析纯， 购于 丙烯酰胺 （ AM ） 、 北京百顺化学有限公司； 硝酸银、 过硫酸铵（ APS） 、 丙酮等均为分析纯； 工业酒精。 1． 2 离子液体的制备 1 － 丁基 － 3 － 甲基氯化咪唑根据文献报道合 成。N － 甲基பைடு நூலகம்唑和氯代正丁烷按摩尔比 1 ∶ 1． 2 加
28
《造纸科学与技术》 2012 年 第 31 卷 第 3 期 入 250mL 圆底烧瓶中， 装上冷凝回流装置， 磁力搅 ， 80℃ 。 ， 拌 于 油浴反应 每隔一定时间 取样测定氯 离子含量， 计算得率。 1． 3 纤维素的溶解 将一定质量的离子液体加入三颈烧瓶中 ， 通 N2 100℃ 恒温油浴。按质量分数为 4% 称取脱脂 保护， 棉， 分次加入离子液体中， 在 N2 保护下连续搅拌数 直到用偏光显微镜观察溶液时呈满视野黑场 小时， 时， 即保证纤维素完全溶解在离子液体中 。 1． 4 接枝共聚反应 取配制好的浓度为 4% 的纤维素离子液体溶液 30g， 加热到 60 ～ 80℃ ， 在 N2 保护下， 加入引发剂过 缓慢加入丙烯酰胺 （ AM ） ， 连续搅拌 硫酸铵（ APS） ， 至反应时间， 终止反应。 趁热将反应产物涂于洁净 干燥玻璃表面， 刮成厚度约 0． 1mm 的薄膜， 待产物 ， 冷却后用工业酒精沉淀产物 直至离子液体全部析 出后， 继续洗涤， 用丙酮作为溶剂索氏抽提去除均聚 最后冷冻干燥至恒重。 凯氏定氮法分别测定再 物， 生纤维素膜与接枝后再生膜的含氮量， 按下式计算 接枝率： T= W － W0 × 100% WO 2． 2
通过碱性离子液体溶解纤维素实现更高效的纤维素转化过程
通过碱性离子液体溶解纤维素实现更高效的
纤维素转化过程
纤维素是一种复杂的生物高分子，它是植物细胞壁的主要组成部分，也是生物
质能够转化为可用能源的主要来源。
然而，纤维素的高度结晶性和耐酸性导致其难以被生物体内的酶降解，这限制了纤维素转化过程的效率。
近年来，碱性离子液体被广泛研究作为一种新型溶剂，它具有高度的化学和热
稳定性，可以溶解纤维素等难溶物质，从而实现高效的纤维素转化过程。
在碱性离子液体中，纤维素与其中的阳离子结合形成离子复合物，从而形成溶液。
这一过程不仅可以实现纤维素的溶解，还可使纤维素的结晶性大大降低，提高酶的降解效率。
碱性离子液体的高度稳定性和可回收性也使得其具有极高的应用价值。
目前，已有大量的研究证实了碱性离子液体在纤维素转化领域的重要性。
例如，一些研究表明碱性离子液体与酶联合作用可以实现高效的生物质提取，其中碱性离子液体在生物质预处理的过程中起到了重要的作用。
另外，一些研究表明利用碱性离子液体溶解的纤维素可以直接发酵为生物燃料，具有极高的转化效率和环保性。
然而，碱性离子液体作为一种新型溶剂，其制备工艺和应用技术仍然面临许多
挑战。
如何选择适合的离子液体和溶解条件，如何提高离子液体的溶解能力和降低生产成本等问题都需要进一步研究和应用。
纤维素转化是一个复杂的过程，其中碱性离子液体的应用可以提高整个过程的
效率和可持续性。
未来，随着碱性离子液体技术的不断发展和完善，其在纤维素转化领域的应用前景将更加广泛。
离子液体法新型再生纤维素纤维的研究
近年 来研 究 较 多 的纤维素 溶 剂体 系主 要包 括 氯化锂 ／ 甲基 乙酰 胺 （ ｉＩ － ＬＣ／ ＤＭＡｃ、硫 氰 ） 酸 铵／ 氨 （ Ｓ Ｎ／Ｈ３、 多聚 甲醛 ／ 甲基 亚 砜 （Ｃ Ｏ）／ＭＳ 、Ｎ一 液 ＮＨ４Ｃ Ｎ ） 二 （Ｈ２ ｘＤ Ｏ） 甲基 吗啉 － 氧 Ｎ一 化物 （ ＮＭＭＯ）等 ，其 中 以 Ｎ ＭＭＯ为 溶剂 生产 的纤维 素纤 维．ｙ ｃｌ Ｌ ｏｅ ｌ已经在 英 国 、美 国、
年 来兴起 的一种 极具 应用 前 景 的绿色 溶剂 【。 ｗａｌｓｉ Ｌ探讨 了不 同阴 阳离子 结构 的离 子 ６ Ｓ ｔ ｋ等 ７ Ｊ ｏ Ｊ 液体 对 纤维 素溶 解性 能 的影 响 ，发现 离子 液体 可 有效 地溶 解 纤维素 ；Ｌ ｕ 研 究 发现 ，采 用 ａｓＪ
收 稿 日期 ：２ １－６０ ０ １０ ．８ 作者简介：蔡 涛 （ ９ ９ ） １７ ～ ，男，湖北武汉人 ，博士研究生 ；主要从事绿色功能性纤维材料及新型纺织 品检 验技术的开发与应用 。
奥 地利 和 中 国等 国家 实现 了工 业化 生产 【 Ｊ ４ 。最近 ，有 关 离子 液体 溶 解纤 维素 的研 究 非 常活
跃。离子液体是 由特定阳离子和阴离子构成 的在室温或近于室温下呈液态的物质 ，由于其 具 有 强极 性 、不 挥发 、不氧 化 、 良好 的溶解 性 能和 对 绝 大部 分试 剂 稳 定等 优 良特 性 ， 是近
此 外 ，纤 维 素大 分子 之 间、纤 维 素大 分 子和 溶 剂之 间还 可形 成 分 子 间的氢 键 ，从 而 形 成交
联 点 。溶 液 中 的这 些交 联 点处 于 不 断 的拆 散和 重 建 的动 态平 衡 中 ，使 溶液 体 系 形成 一 个瞬 变 的 网络 结构 。当 矿增大 时 ，部 分缠 结 点被拆 散 并来 不及 重建 ，使 溶 液 的表 观 黏度 下 降，溶 液 呈现 切 力变 稀 的流 动 行 为 。此 外 ，随着 温 度 的升 高 ，两种 溶 液 的流 动 曲线 均下 移 ，表 观 黏 度均 呈 下 降趋 势 ，这 是 由于 温 度越 高 ，纤维 素 大分 子 链各 运 动 单元 的运 动 加剧 ，大 分子
离子液体法纺制纤维素纤维及中空纤维膜的研究的开题报告
离子液体法纺制纤维素纤维及中空纤维膜的研究的开题报告题目：离子液体法纺制纤维素纤维及中空纤维膜的研究一、研究背景随着环境污染问题的加剧和化学纤维对健康的潜在危害越来越受到人们的关注，纤维素纤维越来越受到人们的重视。
纤维素纤维具有生物可降解、可再生等优点，同时具备化学纤维的高强度和耐磨性，因此被广泛用于制备纺织品、纸张、医疗敷料等领域。
离子液体是一类具有无机盐或有机盐离子对的液体，由于其独特的物理和化学性质，已经被广泛应用于纳米材料、生物医学、化学合成等领域。
纤维素在离子液体中的溶解性和可控性也得到了广泛研究，因此在离子液体中纺制纤维素纤维和中空纤维膜具有很大的发展前景。
二、研究目的和意义本研究旨在采用离子液体法纺制纤维素纤维及制备中空纤维膜，实现纤维素的高效利用和增加其在生物医学和纺织品领域中的应用价值。
具体实现离子液体对纤维素分子的调控、有机溶剂对溶液的影响，探究纤维素溶液的特性、纤维素纺丝的可行性、纤维素纤维性能的测试、中空纤维膜的制备与性能分析等内容。
三、研究内容和方案1、纤维素的制备与性质测试（1）采用化学法从植物原料中制备纤维素；（2）对制备的纤维素进行物理和化学性质测试。
2、离子液体溶液中纤维素的溶解性和可控性研究（1）筛选适合纤维素溶解的离子液体；（2）探究溶液中离子液体的浓度对纤维素分子的调控情况。
3、纤维素纺丝与中空纤维膜制备（1）探究有机溶剂对溶液的影响；（2）纤维素纺丝过程中温度、气流速度、纺丝距离等参数的优化；（3）中空纤维膜的制备与性能分析。
4、纤维素纤维及中空纤维膜的性能测试（1）对纤维素纤维和中空纤维膜的表面形貌和结构进行扫描电镜观察；（2）对纤维素纤维和中空纤维膜的力学性能、孔径、渗透性进行测试。
四、研究预期结果预计可以得到纤维素纺制中采用离子液体法的最佳方案，制备出具有独特结构和性能的纤维素纤维和中空纤维膜，并实现其在生物医学和纺织品领域中的应用。
五、研究进度安排1、整理相关文献，熟悉相关理论知识及实验技术，预计用时1周。
离子液体分子结构对纤维素溶解再生的影响
离子液体分子结构对纤维素溶解再生的影响纤维素是植物细胞壁的主要组成成分，是一类最重要的可再生资源，但难以通过传统的化学合成方法进行溶解，因此，离子液体分子结构对纤维素溶解再生有着特殊的重要性。
离子液体是一种高的溶剂性，具有多种物质溶解能力的液体。
它的独特的结构决定了它对于不同物质溶解的能力。
离子液体分子结构一般由固体孤立态离子体组成，特别是离子对，它们还带有分子间键以及离子间键。
在它们之间有着良好的相容性和可塑性。
离子液体的强溶解能力来自于它的碱性和团簇化的能力，使它能够有效的溶解大量的物质。
纤维素主要包括纤维素纤维和半纤维素细胞壁，且此两者具有不同的分子结构。
特别是纤维素纤维分子最大，其水溶性较差，它大多由三聚糖和双糖键构成，而半纤维素细胞壁分子则较小，其分子结构由二聚乙糖和三聚糖键构成且具有较好的水溶解性，因此，离子液体分子结构对纤维素溶解效果具有极大的影响。
研究表明，离子液体的重要结构缺口(即低聚集性)对纤维素溶解十分重要。
它能够有效的使纤维素分子进行分散，促进其剥离，加速溶解和再生效果。
而离子液体中含水量也会影响离子液体溶质结合的力量和分子聚合的程度，从而影响纤维素的溶解再生。
此外，离子液体的温度也与纤维素的溶解能力有关，离子液体的上升温度能够促进纤维素的析解和溶解，在一定温度范围内，离子液体的温度升高会促进纤维素的溶解再生，使溶解的结果更加明显，对其再生效果产生积极的影响。
总而言之，离子液体分子结构对于纤维素溶解再生有十分重要的影响。
通过调节离子液体的温度、含水量，和结构空余缺口，可以在一定程度上改善纤维素的溶解效果，为纤维素的有效利用提供有力的技术依据。
离子液体中的纤维素溶解_再生及材料制备研究进展
2010年第30卷有机化学V ol. 30, 2010第10期, 1593～1602 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 10, 1593～1602*E-mail:************************.cn;******************Received April 7, 2010; revised July 14, 2010; accepted August 12, 2010.国家自然科学基金重点(No. 30630052)、中央高校基本科研业务费专项资金(No. DL09EB01-3)资助项目.1594有 机 化 学 V ol. 30, 2010纤维素是地球上最丰富的可再生资源之一, 人类生存圈内自然年产量约为9×1010 T, 能满足人类对材料环保性和生物相容性日益增加的需求[1]. 纤维素内部的分子链因氢键的广泛存在而聚集成高度有序的网络结构(图1), 从而形成半晶态的超分子结构[2～5], 这种高度有序的半晶态超分子结构使纤维素具有理想的机械性能和高稳定化学性能. 与此同时, 这种超强的氢键网络也使得纤维素在常规的溶剂(如水和大多数有机溶剂等)中难以溶解[6], 从而限制了其进一步的开发和大规模应用. 因此, 寻找一种理想的具有良好纤维素溶解能力的溶剂是当前纤维素化学亟需解决的难题之一.图1 纤维素分子链结构与分子内、分子间氢键 Figure 1 Cellulose molecular chain structure and the in-tra-/intermolecular hydrogen bonds早期的水或非水的纤维素溶剂具有环境毒性、溶解能力不足及难以回收等缺陷. 2002年, Swatloski 等[3]首次尝试将离子液体作为纤维素溶剂, 用于纤维素的再生和多糖的化学修饰, 取得了良好的效果. 从此以后, 离子液体应用于溶解纤维素的研究开始引起人们的广泛关注和重视. 离子液体是一种由体积较大的不对称有机阳离子和体积较小的无机/有机阴离子组成的在室温下呈熔融态的盐, 具有优异的溶解性、热稳定性、化学惰性、强极性、不挥发、难氧化和可设计等性能, 被赋予“需求特定”(Task-Specific)和“量体裁衣”(Tailor-Making)等美誉, 广泛用于有机合成、纳米材料合成、催化、分离分析、电化学等领域. 当前, 离子液体的研究已从发展“清洁”或“绿色”的化学化工领域, 快速扩展为功能材料, 包括光纤温度计、生物催化与分离、化学聚合与催化、电解质、生物传感器、分析设备、润滑剂、替代有机溶剂和月球望远镜等[7～20].根据阴离子的不同, 目前用于溶解、加工纤维素的离子液体大致分成三大类(图2). 各种常规或功能化的二烷基咪唑类、N -烷基吡啶类、季铵类的氯代盐[21～23], 羧酸类[24,25]和烷基磷酸酯盐[26]. 而纤维素与离子液体相互作用的研究主要集中在: (1)新型高效溶解纤维素离子液体的开发; (2)离子液体中纤维素溶解机理的研究; (3)离子液体中再生纤维素及其复合材料和新型功能性材料的研发等.图2 可溶解纤维素的离子液体的典型阴、阳离子结构 Figure 2 Typical cations and anions of ionic liquids dissolving the cellulose1 纤维素在离子液体中的溶解过程人们多使用偏光显微镜(PLM)对离子液体溶解纤维素的过程进行观察, 纤维素典型的溶解过程如图3所 示[22], 纤维素溶解时逐渐变细变短, 当视野全黑时表明被完全溶解[22].通过荧光映射, 可以观察到柳枝稷茎部细胞壁在离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐中的溶解过程[27]. 纤维素纤维和木质素间的氢键先被破坏, 细胞壁发生溶胀. 随着纤维素分子链间的氢键逐渐打开, 生物质材料在离子液体中溶解. 图4[27]显示了2 h 内细胞壁结构的分解与溶解.纤维素溶解前后, 其基本形貌发生了很大的改变[3]. 通过扫描电子显微镜(SEM)观察(图5a), 纤维素在溶解过程中形态发生相应的变化: 溶解前纤维素呈线条状, 微原纤排列整齐有序, 表面光滑, 粗细较均匀; 溶解后的纤维素表面呈无序状, 表面凹凸不平, 微原纤的丝状形貌基本无法识别, 溶解的纤维素会将未溶的纤维素包裹起来. 纤维素在离子液体中的溶解会使其发生相变的转移和变迁, 使其形态和结构发生质的变化. 原子力显微镜(AFM)观察纤维素/离子液体稀溶液, 可以观测到纤维素单分子形态和构象是直径约为0.52 nm 、长宽 比＞100的柔顺线性大分子(图5b, 图5c)[28]. 由此可知, 离子液体可以将纤维素分离成纤维素单链, 可用于制备纳米纤维素.2 纤维素在离子液体中的溶解机理表现出良好纤维素溶解能力的离子液体其阳离子No. 10 卢芸等：离子液体中的纤维素溶解、再生及材料制备研究进展1595图3 [AMIm]Cl溶解纤维素的偏光显微照片Figure 3 Polarization microscope images of cellulose dissolu-tion in [AMIm]Cl at different time(A) 0 min; (B) 10 min; (C) 15 min; (D) 17.5 min; (E) 25 min; (F) 30 min通常为烷基咪唑类和烷基吡啶类结构, 而烷基侧链一般是烯丙基、乙基、丁基等. 当侧链碳原子为偶数时(C2～C20)溶解力会更大, 4个碳原子时最为有效. 最具前景的阴离子是氯离子、醋酸离子、烷基膦酸酯等离子. 在我们最近的试验中, 纤维素在一种低黏度离子液体1-丁基-3-乙基咪唑二氰胺盐[BEIm]N(CN)2中加热至70 ℃可得到ω为5%的纤维素溶液, 该离子液体黏度在25 ℃时＜20 cP[29]. 而较低黏度的离子液体对纤维素的进一步加工更有利.就阴离子而言, 离子液体(如烷基咪唑氯盐)中高浓度的Cl－增强了溶剂破坏纤维素氢键的能力. Roger研究组[3]推测强电负性的Cl－, 与纤维素大分子上羟基形成氢键, 从而破坏了纤维素分子间或分子内的氢键作用. 对于这一推测, 用高分辨率13C NMR对离子液体中纤维素和纤维素低聚物的构象研究表明[30], 纤维素在离子液体中的构象与β-(1→4)糖苷型纤维素低聚物相似, 图4[EMIm]Ac中柳枝稷茎细胞原位动态溶解过程的共焦荧光图像Figure 4In situ dynamic study of switch grass dissolution in [EMIm]Ac(A) Confocal fluorescence images of switch grass stem section before pretreatment; and cell corner and, lignin rich sclerenchyma cell near the epidermis; (B) after 20 min; (C) after 50 min, the organized plant cell wall structure is complete break down; (D) after 2 h即纤维素在[BMIm]Cl溶液中处于无序状态且其分子内和分子间的氢键被部分破坏. 进一步采用高分辨率13C 和35/37Cl NMR, 对[BMIm]Cl阳离子的C(4), C(1)和阴离子Cl－的弛豫时间随浓度变化规律进行总结, 说明Cl－与纤维素羟基质子间存在较强的相互作用[31].Xu等[32]通过一组对纤维素溶解力由高到低为: [C4mim][CH3COO]＞[C4mim][HSCH2COO]＞[C4mim]- [HCOO]＞[C4mim][(C6H5)COO]＞[C4mim][H2NCH2C- OO]＞[C4mim][HOCH2COO]＞[C4mim][CH3CHOH- COO]＞[C4mim][N(CN)2]的离子液体, 推断出阴离子不同的氢键接受能力决定了离子液体对纤维素的溶解力. 用β参数表示离子液体接受氢键的能力; 而用咪唑环C(2)上质子1H NMR的化学位移δ表示离子液体形成氢键的能力. Β, δ与纤维素的溶解度都呈线性关系(图6)[32].同时有观点认为阳离子不但参与了溶解过程, 而且其作用不可忽视[33]. 离子液体的侧链结构直接影响其溶解性能. 以取代基不同的1,3-烷基取代咪唑类离子液体对纤维素溶解能力为例, 侧链含羟基的离子液体其纤维素溶解性能优于双键和纯烷基侧链, 而双键功能化的离子液体又优于仅含饱和烷基侧链的离子液体, 其中侧链同时带有羟基和双键的离子液体具有最强的溶解能1596有机化学V ol. 30, 2010图5 (a)以离子液体[BEIm]N(CN)2为溶剂的纤维素溶解过程的SEM图像; (b)氨基云母上纤维素单链的AFM图像(吸附0.01 mg/mL的纤维素/[AMIm]Cl溶液, 扫描尺寸: 1 μm×1 μm; (c)对图b中氨基云母上2D曲线分布的宽度(n＝20)进行高斯拟合, 表明横截面直径是0.52 nmFigure 5 (a) SEM images of celluloses dissolution in IL [BEIm]N(CN)2. (b) AFM height image of an individual cellulose chain observed on the amino-mica. A 0.01 mg/mL cellulose [AMIm]Cl solution is used for adsorption. Scan size: 1 μm×1 μm; (c) The height distribution (n＝20) of the observed 2D curves (like that shown in (b) on the amino-mica surface). The Gaussian fitting indicates that the most probable height is 0.52 nm力[4,22,23,25,34]. 通过对比[BMIm]Cl和1-丁基-2,3-二甲基咪唑氯盐[BDMIm]Cl, Laus等[35]发现[BMIm]Cl对纤维咪唑氯盐[BDMIm]Cl, Laus等[35]发现[BMIm]Cl对纤维素的溶解性要好很多, 推断出咪唑环上C(2)上质子的酸性对溶解纤维素有利. Heinze认为葡萄糖单元上C(1)和[EMIm]Cl咪唑核上C(2)之间形成共价键[20,36,37]. Ebner 等[38]通过对[EMIm]Ac进行13C-同位素标记和荧光标记, 表明了咪唑核C(2)上氢和纤维素羟基也会形成共价键. 这些都表明阳离子骨架和纤维素的葡萄糖单元间存在着微弱的相互作用(图7)[20]. 阳离子基团的不饱和性越大, 其溶解效果越好, 侧链越短, 溶解性越好. 根据Leipner等对熔盐水合物中纤维素溶解的研究, 具有不饱和配位层的阳离子才能与纤维素相互作用[34,39～42]. 不同阳离子具有对纤维素表现出不同的反应性, 即溶剂还会决定纤维素溶解后的聚合度[43,44].因此, 在纤维素的溶解过程中, 离子液体中处于游图6 70 ℃下微晶纤维素在离子液体中溶解度与β参数和δ的线性关系(δ为1.0 mol•kg－1 DMSO-d6中测得的咪唑环C(2)上质子1H NMR的化学位移)Figure 6Linear correlation between solubility of micro- crys-talline cellulose at 70 with the℃1H NMR chemical shifts of the proton in the 2-position of the imidazolium ring measured in DMSO-d6 at a concentration of 1.0 mol•kg－1 and β parameter of the ILs investigated图7 [EMIm]Ac 与纤维素低聚物(DP 6～10)形成的共价键结构Figure 7 Structure proposed for a covalent binding of [EMIm]Ac to cellooligomer (DP 6～10)离态的阴阳离子(离子簇)可能充当了电子给予体和接受体, 与纤维素形成了络合结构, 离子液体就像一个预先安排离态的阴阳离子(离子簇)可能充当了电子给予体和接受体, 与纤维素形成了络合结构, 离子液体就像一个预先安排有序的媒介, 提高了分子的反应性[45], 削减了纤维素的氢键作用. 这种络合作用首先在纤维素无定形区进行, 对纤维素产生明显的溶胀作用, 随着离子液体的不断渗入, 络合作用逐渐进入结晶区, 继而破坏纤维No. 10卢芸等：离子液体中的纤维素溶解、再生及材料制备研究进展1597素分子间原有的氢键作用. 最近, Liu 等[46]也对纤维素与离子液体的相互作用做了分子动力学分析.应当指出, 离子液体的结构与水的三维氢键网络结构[20]有些类似(图8)[47], 亲水性越强的离子液体对纤维素的溶解性越好, 绝大多数的离子液体都有一定程度的吸湿性, 都会从大气中吸收水, 水溶解在离子液体中以后主要呈“游离态”, 通过氢键与两个阴离子相连, 阻碍了纤维素的溶解, 从而会大幅降低溶解度[3], 而离子液体的亲水度可作为这种氢键作用的强度指示[48]. 经核磁共振(NMR)的研究, 水分子更倾向于与咪唑核的H(2), H(4)和H(5)质子相互作用, 使得离子液体的三维离子网络减弱[49]. 离子液体中的杂质含量也直接影响到其对纤维素的溶解性能. 因此, 溶解纤维素前, 必须尽可能地去除离子液体中的水和其它挥发性有机杂质. 而且亲水性的离子液体极易吸附空气中的水, 真空干燥后必须干燥保存.过去认为离子液体的强极性削弱了纤维素的分子内氢键, 使纤维素发生降解. 事实上, “离子液体绝不是通常假定的强极性溶剂, 需要更多的研究以探究离子液体的微观特性”[50]. 使用溶剂化显色技术和光谱探针技术、介质光谱和介电弛豫谱对离子液体的研究表明了其相对介电常数值εs 在10～15范围内, 极性显著低于极性敏感变色染料[51]而接近低醇类的中等极性[52～56]. 阴离子对εs 的影响并不显著, 而氢键对其有着显著影响. 近期的研究还表明相对介电常数与纤维素溶解力之间没有直接的关系[57].3 在离子液体中制备纤维素复合材料3.1 离子液体中制备纤维素再生材料纤维素溶解后, 在凝固浴中控制形态后再生, 可制备出纤维素纤维、薄膜和凝胶. 离子液体[BMIm]Cl 和[AMIm]Cl 溶解不同分子量的纤维素后, 通过在水中凝固, 用对溶液干喷湿纺的方法可制得再生纤维素纤 维[58,59]. 从[AMIm]Cl 溶液中纺出的纤维表面光滑(图9)[60], 断面呈现纤维状形态, 能与从NMMO 溶液系统中得到的再生纤维Lyocell 纤维的形貌相媲美[60].[BMIm]Cl, [EMIm]Cl, 1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐 ([BMIm]Ac)和[EMIm]Ac 都适于制备不同浓度的纤维纺液, Kosan 等[44]从中纺出了再生纤维素纤维并总结了一些纤维的纺织品物理性质. 与Lyocell 纤维相比, 离子液体中纺出的纤维素纤维的韧性略高, 而从阴离子为氯离子的离子液体中纺出的纤维的韧性、环压强度和延伸率都更理想. 控制溶液的再生工艺, 可制出纤维素凝胶和薄膜. 崔树勋等[61]公开了一种在离子液体中制备纤维素水凝胶的方法. 通过改变纤维素含量、置换液成分等条件, 可以调节纤维素凝胶的透明度和硬度. Li 等[62]用[AMIm]Cl 溶解低灰度纤维素, 得到高透明度耐腐蚀性极好的水凝胶(图10)[62].还有利用改进双重乳化法再生制备的大孔纤维素珠MCB (Macroporous cellulose beads)[63], 具有卓越的吸收性能和较高的柱效, 是快速层析的理想材料. 3.2 离子液体中的纤维素改性离子液体作为新型溶剂已被广泛用于天然纤维素图8 离子液体[EMIm]Cl 中的氢键网络结构 Figure 8 H-bonding net structure in IL [EMIm]Cl1598有 机 化 学 V ol. 30, 2010图9 (A) [AMIm]Cl 中生产的纤维素断面结构的SEM 显微照片; (B)和(C) BASF 公司的再生纤维素纤维产品Figure 9 (A) SEM micrograph of fracture surface of regener-ated cellulose fiber from [AMIm]Cl; (B) and (C) the productsfrom BASF company图10 (A)与琼脂糖胶对比的纤维素高透明度水凝胶(左2 mm 厚)及(B, C)再生薄膜的自由面和断面SEM 显微照片Figure 10 (A) Photographs of the cellulose hydrogel (left, thickness: 2 mm) (agarose gel is used as a reference); (B, C) SEM images of the free and fracture surfaces for the regenerated cellu-lose films的化学改性, 以满足人们期望的物理化学性质[54]. Zhang 等[22,59,64,65]对纤维素进行了均相酰化和酯化的改性. 臧洪俊等[66]也在 [AMMor]Cl/[AMIm]Cl 混合溶剂中实现了纤维素的均相乙酰化反应. 纤维素的丙烯酸酯、苯甲酰和氨基甲酸酯衍生物已在[B M P y ]C l ,[BMIm]Cl, [BDMIm]Cl, [AMIm]Cl, [ADMIm]Br, [BnMIm]Cl, [EMIm]Cl, [EMIm]Ac 中成功制备[64,67～72]. Granström 等[73]在[AMIm]Cl 中选择性保护纤维素, 使用4-甲氧基三苯甲基增加改性纤维素的反应性. Heinze 等[74]在[BMIm]Cl, [EMIm]Cl 和[EMIm]Ac 中合成了三甲基硅纤维素. 此外, 水溶性的硫化纤维素可在[BMIm]- Cl, [AMIm]Cl 和[AMIm]Ac 中制出, 这是非衍生化的纤维素溶剂首次可以在完全均相的反应条件下直接将纤维素硫酸化[74]. 在离子液体中, Pommet 等[75,76]使用溴丙烯或二乙烯砜活化纤维素表面, 然后用原子转移自由基聚合法(ATRP atom transfer radical polymerization)接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚苯乙烯(PS), 改善纤维素表面的亲疏水性能; Pommet 等[75]也改性了天然纤维素后利用细菌在纤维周围制出纳米尺寸的细菌纤维素(图11)[63].图11 多孔纤维素珠的SEM 显微照片 Figure 11 SEM images of porous cellulose beads(A) HCB (homogeneous cellulose beads) and (B) MCB另一个新的改性方法是在纤维素分子链的两端都引入功能基团, 在离子液体中, Hattori 等[77]用过硅烷偶联剂在纤维素上固化氨基甲酸酯, 并与甲基丙烯酸共聚, 或通过紫外线辐射与乙二醇二甲基丙烯酸酯共聚. 这些在离子液体中制备的纤维素及其衍生物材料被广泛用于涂料、薄膜、粘合剂、填料、复合材料、钻井液、炸药、光学薄膜、分离介质, 以及医疗应用、食品工业或重金属的吸附中[43,78～87].3.3 离子液体中制备纤维素复合材料以离子液体为介质, 拓宽了纤维素复合材料的制备和应用[88]. 张军研究组[89]用[AMIm]Cl 为介质, 制备了具有光催化效应的纳米TiO 2/再生纤维素复合薄膜, 和No. 10卢芸等：离子液体中的纤维素溶解、再生及材料制备研究进展1599抗拉强度高达138 MPa 的多壁碳纳米管/纤维素复合纤维[90]. 纤维素/纳米金复合薄膜[91]也可以通过离子液体制备(图12).图12 纤维素/纳米金复合材料中纳米金的透射电子显微图像及其粒度分布Figure 12 TEM images and size distribution of nano gold par-ticle of the composite materialsRogers 等[92]将漆酶分散到[BMIm]Cl/纤维素溶液, 制备了具有生物活性的纤维素膜. 随后又制备出纤维 素/多胺复合膜、可负载生物活性成分的球状纤维素材料以及带磁性的纤维素纤维[93,94]. 在同样的溶液中, 通过添加不同物质, Zhang 等[95]制备出膜状木质角蛋白/纤维素复合材料, Zhu 等[4]制备出抗紫外线纤维素材料. Yu 等[96]在[AMIm]Cl 中制备表面、截面都光滑致密的纤维素/魔芋葡甘露聚糖(KGM konjac glucomannan)复合薄膜. Takegawa 等[97]在[AMIm]Br 和[BMIm]Cl 中分别溶解甲壳素和纤维素后再按一定比例混合, 制备出甲壳素/纤维素的复合凝胶和薄膜. 而纤维素/大豆分离蛋白 (SPI, soy protein isolate)共混薄膜具有良好的耐水性、热稳定性和增强的机械性能(图13)[98].Upfal 等[99]用离子液体处理含木质素的生物质材料,发现离子液体非常容易渗透到木质纤维材料中并溶解木质素. 提取了木质素的植物纤维原料可以用作纸浆,也可用于制备单糖并发酵[100]. 木质纤维原料中残留的所有纤维素组分得以保留, 从离子液体中分离后, 可降解成更小的有机物如单糖, 用于制备生物乙醇[101]. 用纤维素、碱木素、木聚糖、云杉及其组合物可制备出木质纤维素气凝胶[102], 二氧化碳超临界干燥的该气凝胶的容重是25～114 g•L －1, 内表面积可达539 m 2•g －1. Tsioptsias 等[103]将聚合物发泡和对水凝胶快速减压制图13 (a ～c) CS2, CS5, CS8薄膜表面的SEM 显微照片; (d ～f)缓冲液抽提SPI 后断面的SEM 显微照片Figure 13 (a ～c) SEM micrographs of free surface of the CS2, CS5, CS8 films; (d ～f) SEM micrographs of fracture surfaces of CS2, CS5, and CS8 films after extractionFracture surfaces were etched with a buffer solution to remove SPI备了多孔凝胶, 其孔径大小受到压力和温度的控制. 将离子液体溶解的纤维素注入木材纤维可制备高强度的多孔泡沫纤维素, 储能模量高达45 GPa, 泡沫结构不仅受干燥方法的影响而且还取决于溶液中纤维素的含量[104,105]. 使用离子液体制备的纤维素多孔纳米纸具有很高的韧性, 力学性能超过了目前使用的所有植物纤维产品[106]. 木塑复合材料存在的主要问题是二者之间结合力不够, 如将离子液体引入其间, 利用离子液体可控可设计的特点, 增加二者相容界面面积, 提高结合力, 将为木塑复合材料的进一步研发提供新的思路. 木质纤维素-离子液体全溶体系的研究工作已逐步深入[107], 但离子液体在全木质复合材料领域的应用尚未充分开 发[108].4 离子液体的回收纤维素再生或衍生反应后, 离子液体的回收和循环1600有机化学V ol. 30, 2010使用是非常重要且必须的. 在使用[AMIm]Cl再生和乙酰化纤维素时, 凝固浴中剩余的离子液体通过减压蒸馏的方式进行回收. 通过NMR谱图确认, 回收的[AMIm]Cl纯度高于99%, 溶解纤维素的能力接近于原离子液体. 均相合成醋酸纤维素的取代度也与第一次相同反应条件下的产品相仿. Hermanutz等[109]把离子液体作为生产纤维素纤维的溶剂使用时, 发现几乎可完全回收的离子液体经几次循环使用后, 生成的纤维性能仍然完好, 且纺丝液的过滤性能和稳定性仍然不变. 但是, 在未来大规模的工业化生产中, 应找到其它更实用的方法来除水, 如纳滤、反渗透、预汽化、析盐和使用活性炭等[41,110,111]. 显然, 离子液体易回收的优势将促进纤维素化学的发展.5 结论与展望离子液体已成为新一代的纤维素溶剂, 随着基础研究的进展, 其工业应用潜力也日益受到重视. 但一些问题仍有待探讨:(1)离子液体的毒性, 安全性、生物降解性和生物蓄积性, 及这些指标对人类和环境的影响亟需研究. 离子液体的毒性和对环境的潜在影响仍存在很大的不确定性, 并不是所有的离子液体都是绿色或无毒无害的, 应针对在纤维工业中作为溶剂使用的离子液体, 对人体毒性和健康安全性进行评价, 发展更加“绿色”的离子液体[112].(2)离子液体的不稳定性: 虽然大多数离子液体的热稳定性温度可高达200 ℃, 但是文献报道的数据大多是在氮气下的热分解温度参数, 与离子液体实际使用过程中所处的复杂化学环境有着很大的差别. 此外, 离子液体在100 ℃下长期加热的降解与分解会导致自身损耗并形成副产品. 因此, 研究离子液体在高温、长时间、多次循环使用等条件下的相对稳定性, 监控并减少加工过程中热降解积累的副产品和发展有效的去除方法也是亟需研究的课题.(3)离子液体的成本, 离子液体与纤维素的分离、回收再利用以及废弃离子液体处理方法的建立等也已成为离子液体在纤维素化学中大规模应用亟待解决的关键问题之一.(4)产品评价: 一些离子液体中的纤维素高溶解度将打开一扇与传统溶剂不同的纤维素功能化的大门, 有必要对其结构、形态和有关的所有物理性质做出进一步评价. 新型纤维素衍生物的物理化学性质、溶解性能以及加工特性, 都需要详细的探究.总之, 离子液体中的纤维素研究正在蓬勃展开, 并随着研究的逐渐深入, 诸多意想不到的问题和现象将会不断出现. 在未来, 学科间的交叉和融合将是科学技术实现新发展和突破的有效途径. 我们相信随着离子液体中纤维素研究领域的进一步拓宽, 其与传统技术和领域, 如微波或超声波技术的集成, 与生命科学、信息科学、纳米技术、资源和环境科学等领域的交叉与融合, 应该是未来离子液体中纤维素化学发展的方向之一.References1 Arioli, T.; Peng, L.; Betzner, A. 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离子液体改性纤维素的合成及应用
离子液体改性纤维素的合成及应用离子液体改性纤维素是一种通过在纤维素的分子结构中引入离子液体来改善其性能的方法。
纤维素是一种常见的天然聚合物，具有丰富的来源和良好的生物降解性。
然而，纤维素的应用受限于其溶解性和构象性质。
离子液体作为一种新型的溶剂和功能材料，具有独特的性质和广泛的应用潜力。
通过将离子液体引入纤维素的分子结构中，可以改变纤维素的溶解性、热稳定性、机械性能等性能，拓展了纤维素的应用领域。
下面将详细介绍离子液体改性纤维素的合成方法和应用领域。
一、离子液体改性纤维素的合成方法1. 离子液体溶解纤维素：最常见的方法是将纤维素与合适的离子液体混合，并在适当的温度下进行搅拌。
离子液体可以使纤维素的结晶性降低，增加其溶解性。
随后，通过溶剂的蒸发或其他方法将离子液体中的纤维素沉淀出来。
2. 离子液体修饰纤维素：可以通过在纤维素的结构中引入离子液体基团来实现离子液体的修饰。
一种常用的方法是合成具有离子液体性质的功能单体，然后将其与纤维素反应，使离子液体基团与纤维素共价结合。
3. 离子液体交联纤维素：将离子液体引入纤维素的分子结构中，可以形成交联结构，从而改变纤维素的性能。
一种常用的方法是在纤维素溶液中加入离子液体，并通过化学反应或物理交联的方式使其形成稳定的交联网络。
二、离子液体改性纤维素的应用领域1. 生物医学领域：离子液体改性的纤维素具有优异的生物相容性和生物可降解性，可用于制备生物医学材料，如药物缓释系统、组织工程支架等。
离子液体还可以提高纤维素的溶解性，有助于纤维素基材料的组装和加工。
2. 环境保护领域：离子液体修饰纤维素可用于制备吸附材料，提高对污染物的吸附能力。
例如，将离子液体修饰的纤维素用于水处理可以有效去除重金属离子和有机污染物。
3. 功能纤维制备：离子液体改性纤维素可用于制备具有特殊功能的纤维材料。
例如，将离子液体引入纤维素分子结构中，可以提高纤维的表面活性，使其具有液体阻力、抗菌、阻燃等特殊功能。
用离子性液体开发的新型纤维素纤维
132中国纤检 2018年 7月球人口不断增长造成棉花严重短缺，究其原因是消费者倾向购买棉纤维类织物。
因此，设计师们对独特、新颖、新型的织物材料需求也在不断增长，消费者对该类织物的需求也不断增加，最终导致纺织品替代物的需求高涨。
以纤维素为基础的织物具有优良的品质和独特的优点，为其在时尚界立足创立了新的商机。
世界各国都在参与，共同开发基于纤维素的新型纤维织物，最终研制出由植物物质和离子性液体制成的织物。
预计到2030年纺织纤维的人均年需求可达133.5米，因此有必要用离子性液体开发纤维素纤维，以制造可持续使用的织物。
这些新型纤维保留了其他纤维素纤维的所有特性，比如吸汗性、导湿性、耐久性和透气性。
这些并不是合成纤维的特性，因此全球对天然纤维和人造纤维的需求预计将增长33%~37%。
到2030年，纤维素纤维的人均消耗量将从3.7千克增加到5.4千克。
但是，单纯靠生产棉花不能满足这一巨大需求，因此，随着离子性液体开发的新型纤维素纤维不断发展，更多这样的纤维能满足需求，而不影响棉花的自然特性。
这种新型纤维素纤维生产环保，持有“绿色纺织”理念的支持者们定会感到满意。
芬兰开发的新纤维素织物是之前织物的升级版。
和其他纤维素织物一样，这种新织物不是简单的木质纤维，而是经离子性液体制造加工后的纤维素纤维，即经离子性液体在纸浆中溶化成浆，然后再将这些纸浆加工成纤维，之后纺成纱线。
这种特殊的纺纱工艺十分适用于从木材中生产纤维素纤维，因此它是棉花和粘胶的良好替代品。
新开发的织物比粘胶纤维更耐久且具有较高保湿性。
该纤维具有内在优势，可使织物适用于服装行业；同时也作为复合材料的增强成分之一，适用于各种制造业所需纤维。
除了这些性质外，最重要的是要注意到生产粘胶的过程需要碳二硫化物和氢氧化钠，因此产生了硫氧化物和二氢硫化物。
全球具有废物回收系统的制造单位数量较少，因此难以避免化学排放物对环境造成影响。
好在这种新型织物的制造过程中，离子性液体通过蒸发可完全回收，纤维素浆也不会浪费，完全变成纤维。
用离子型液体制造纤维素纤维的新进展
１ 离子 型 液体
根据定义 ， 离子 型液体 （ｏｉ ｉ ｃ ｎ ｌ ｕ ｓ Ｉ 是熔点低于 １０Ｃ的 ｉ ｉ ， ） ｑｄ ０￣
这 项 新 技 术 使 时 空 收率 提 高到 ８ ０ ０００倍 ， ２０ 自 ０４年 ｌ ０月 以来 ， 该工艺 一直在连续运转。这 个实 例特别表明 ，实验室好奇心 “ 能在
离子型液体 引起科学研究 的 关心 ， 现在差不多 已经 ｌ ０年了， 并 且日益成 为工业研究 的主题。目 前， 离子型液体是研究得最充分的
新材 料之一 。
离子的选择 ， 在确定其物理和化学 性质中起 关键作用。世 界最大的 化工公 司 Ｂ Ｓ ， 把离子型液体 Ａ Ｆ是 用于工业规模化工艺的首家公司，
产 １ 纤维素纤维 ， ｔ 仍需要 ２ｔ 以上 的助剂（ 如二硫化碳 、 氢氧化钠 、 硫 酸） 和大量新鲜水。虽然二硫化碳 大约 ７ ％ ～ ５ ０ ７ ％可回收 ， 由于环 但
保 要 求很严 ， 水和 废 气处 理 是 复 废 杂 的 。用这 种 方法 ， 纤维 素在 溶 液
维普资讯
纤 生产 维
用离子型液体制造纤维素纤维的新进展
Ｆ ｅｍ ｎｔ ．Ｈ ｒ ａｕｚ
Ｆ ．Ｍｅ ｔ ｉｅ ｓｒ
邓肯道 夫 纺织化 学和化 学纤 维研 究所 （ 国） 德
图林根 纺 织和合 成 纤维研 究所 （ 国） 德
Ｅ ｅｄｎ ｅ ．Ｕ ｒｉｇｎ
中浓度范围为 ８ ～１％。 ％ ２ 由于粘胶 法存在经 济和生 态 方面的缺点 ， 科学家长期致力于使
纤维 素 纤 维 生 产 更 具 成 本 效 益 和 生态 效 益 。纤 维 生 产 可 采 用 的 主 要方 法 之 一 是 Ｎ ＭＭＯ 法 （ 一 基 Ｎ甲 吗 啉 氧 化 物 ）， 法 从 ２ 世 纪 该 ０
离子液体法再生纤维素纤维制造技术及发展趋势
引用本文：王均凤, 聂毅, 王斌琦, 康召青, 周乐, 潘凤娇, 张香平 . 离子液体法再生纤维素纤维制造技术及发展趋势[J]. 化工学报, 2019, 70(10):
3836-3846
Citation： WANG Junfeng, NIE Yi, WANG Binqi, KANG Zhaoqing, ZHOU Le, PAN Fengjiao, ZHANG Xiangping. Manufacturing technology and
Manufacturing technology and development direction on regenerated cellulose
fibers using ionic liquids
WANG Junfeng1,2, NIE Yi1,2, WANG Binqi1, KANG Zhaoqing2, ZHOU Le1,2, PAN Fengjiao2,
提供了新途径。另外，对 Ioncell 纤维存在的问题也进行了详细的分析，提出了未来拟开展的重点研究方向和拟
解决的关键难题。
关键词： 再生纤维素纤维；Lyocell 纤维；离子液体纤维；绿色纺丝；溶剂回收
中图分类号： TQ 028.8
文献标志码： A
文章编号： 0438-1157 （2019） 10-3836-11
王均凤 1，2，聂毅 1，2，王斌琦 1，康召青 2，周乐 1，2，潘凤娇 2，张香平 1，2
（1 郑州中科新兴产业技术研究院 （中科院过程所郑州分所），河南 郑州 450000； 2 中国科学院过程工程研究所
多相复杂系统国家重点实验室，北京 100190）
摘要： 首先概述了再生纤维素纤维制造技术的发展历史，总结了以天然纤维素为原料的黏胶纤维、Lyocell 纤维
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关键词 ： 细菌纤维素 离子液体 再生细菌纤维素 初生纤维 中图 分 类 号 ： Ｑ４ ． Ｔ３１ ９ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： ０ １０４ （０ １０—０６０ １０ ．０ １２１）６００ ５
随着石 油资 源 的 日益短 缺 以及 以石 油 为原料
的高分 子 材料对 环 境 污 染 的 日趋 严 重 ， 再 生 的 可
１ ２ 实验 方法 ．
１ ２ １ Ｂ 的 溶 解 ． ． Ｃ
称取一定量 的 ［ Ｍ Ｍ］ｃ 加入到三颈烧瓶 ＢＩ １ 中， 温至 ８ 升 Ｏ℃ ， 使其 完全 熔融成 液 态 ， 后加入 然
一
定 量经 过 （ ａ Ｈ）１ ａ Ｈ 水溶 液水 煮纯化 ＮＯ ％Ｎ Ｏ
料等方 面得 到 了广泛 的应 用
Ｂ Ｃ在 食 品工业 、 生物 医学材 料 、 电材 料 、 强材 光 增
Ｂ 江 苏 盛 丰登 泰 生 物 技 术 有 限 公 司 产 ， Ｃ： 铜 乙二 胺 法 测 定 的 粘 均 聚 合 度 为 ４ １５ ２０ 目； ３ ，０ ［ Ｍ Ｍ］ｌ纯度 ９％ ， Ｂ Ｉ Ｃ： ９ 上海成捷 化学有 限公 司产 。
研 究 与 开 发
ＣＡＹ工 Ｂ４Ｕ１ Ｈ成ＮＴ２，ＮＴ Ｉ Ｓ Ｅ，１Ｉ６ 合 纤ＨＣＩ３ＤＲ Ｎ 维 业ＦＲ６— ＴＩ０ ） Ｙ １ （Ｓ Ｅ ：Ｏ
离 子液 体 法 制 备再 生细 菌 纤 维 素 纤维
卢新坤 ， 沈新元 ， 王哲惟
（ 东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室 ， 上海 ２ １０ ） ０６ ０
摘 要 ：以离子液体（ 氯化 １甲基．． ． ３正丁基咪唑 ） 高聚合度细菌纤维素 （ ｃ ， 溶解 Ｂ ）采用湿法纺丝 制备 再生
细菌纤维素 （ Ｂ ） Ｒ Ｃ 初生纤维 ； 通过红外光谱分析 （ ＴＲ） 广角 ｘ射线衍射（ ＸＤ） 析 、 ＦＩ 、 ＷＡ 分 热失重 （ Ｇ） Ｔ 分析 、
。
的Ｂ Ｃ粉末 ， ８ 在 ０℃ 下抽 真 空快 速 搅 拌 溶 解 ， 每
隔 ３ ｉ 样 ， 在 日本 Ｏ ｙ ｕ 公 司 Ｂ ５ ０ ｍ ｎ取 并 ｌ ｍｐ ｓ Ｘ １型
Ｂ Ｃ是 一种 丝带 状 纤 维 ¨ ， 其分 离 困难 ， ２但 Ｊ 无 法作 为纤 维直接 使用 ， 限制 了它 的应用 。因此 ， 采 用合 适 的 溶 剂 溶 解 Ｂ 制 备 再 生 细 菌 纤 维 素 Ｃ，
（ Ｂ 纤维 具有 重要 的意 义 。 由于 Ｂ Ｒ Ｃ） Ｃ大 分 子 内
偏 光显 微镜 下 ， 观察 Ｂ Ｃ的溶 解 状 态 ， 得 质 量分 制 数 为 ３ 的淡 黄 色 均 匀 透 明 的溶 液 ， 一定 温 度 ％ 在 下真 空脱泡 后得 到黄 色透 明 的纺 丝原 液 。
１２ ２ Ｒ Ｃ初 生 纤维 的制备 ． ． Ｂ
扫描电镜 （ Ｅ ） 单丝强度拉伸等表征了 Ｒ Ｃ初生纤维的结构和性 能。结果表 明 ： 溶剂体系通过 １ 的 ＳＭ 、 Ｂ 该 ０ｈ
快速搅 拌溶解 即可完全溶解 Ｂ 其溶解过程 以物理变化 为主， Ｃ， 无衍生 物生成 ； Ｂ Ｒ Ｃ初 生纤 维的 晶型由纤维 素 Ｉ型转 变为纤维素 Ⅱ型 ， 结晶度明显下 降， 其断裂 强度为 ０ ５ ．４～１ ３ Ｎ ｄｅ ， ． ６ｃ ／ ｔ 并随着凝 固浴温度 的降低 ｘ 而增强 ， 在凝 固浴 中加入适量的无水乙醇有利于纤维强度的提高 ； Ｃ初生纤维的热稳 定性相对于 Ｂ ＲＢ ｃ略有 下降 ； Ｂ Ｒ Ｃ初生纤维表面粗糙 、 沟槽纵横 ， 且初生纤维的皮层较 薄， 其芯层结构较为致密 ， 存在少量微孔 。
１ 实 验
１ １ 主要原 料 与试 剂 ．
生物质资源越来越受到人们的重视。细菌纤维素 （ Ｃ） Ｂ 是一类 以木 醋 杆 菌 ¨ 为 代表 的微 生 物 合成
的纤 维 素 。Ｂ 以纯 纤 维 素 的 形 式 存 在 ， 木 质 Ｃ 无 素 、 胶 和半纤 维 素 等 伴 生产 物 。与 传 统 植 物纤 果 维素 相 比 ，Ｃ有 许多优 良性 能 ， Ｂ 如纯度 高 、 聚合度 大 、 晶度 高 、 水性 强 、 学性 能好 ， 结 亲 力 且具 有 良好 的生 物相 容性 、 生物适 应性 和生 物降解 性 。因此 ，
存在 很 多 羟基 ， 子 内、 分 分子 问 氢键 作 用 强烈 ， 微 观结 构 比植物纤 维素 更 为 复 杂 ， 因此 比植 物 纤 维
素更 难溶 解 。 目前 ， 用 于溶 解 Ｂ 可 Ｃ的溶 剂 主要
采用 实验 室 自制 的湿 法 纺 丝 机 制 备 Ｒ Ｃ纤 Ｂ 维 。将 纺 丝原液 加 入 到 纺 丝装 置 中 ， 恒 定 压力 在 下进行 湿 法纺丝 ， 则制 得 Ｒ Ｃ初 生 纤维 。具 体 纺 Ｂ
经运 用 于溶 解 植 物 纤 维 素 ¨ 和 低 聚合 度 Ｂ Ｃ的 溶解 与再 生 。作 者采 用 离 子 液体 氯化 １甲 一
８ ＝ 挤 出速度 为 ８ｍ ｒｎ 卷 绕速 度 为 ２ ｍ ０ｃ ； Ｉ ／ ｉ； ａ ／
收 稿 日期 ： ０ １０ －１ ２ １． １２ ；修 改稿 收 到 日期 ：０ １Ｏ 一５ ２ １ ．９ ｌ 。
有氯 化锂／ 甲基 乙酰 胺 、 氧 化 钠／ 素 、 甲 Ｚ． 氢 尿 Ⅳ一
基吗啉． 氧 化物 Ⅳ一
。离子 液体是 一种新 型
丝条 件 为 ： 丝 板 孔 径 为 ０ ０ ｍ 纺 丝 温 度 喷 ． ８ ｍ；
的高效绿色溶剂 ， 具有无毒、 无可测蒸汽压 、 不燃 、 导电性 良好 、 热稳定性高等独特 的性质＿ ， ｌ Ｊ已 卜
作者简介 ：卢新坤（ ９ ５ ） 男 ， 士研究生 ， １８ 一 ， 硕 从事细 菌纤 维素溶解 与再 生 的研 究。Ｅ ｍ ｉ：ｘ２９ ２ ２ ｍ ｉ ｄ ｕ — ａ １ ００ １ ＠ ａｌ ｈ ． ｌ ｋ ．