纤维素总结要点

一：纤维素的结构分类及应用：

1）纤维素的结构：

2）纤维素的分类：

根据其在特定条件下的溶解度,可以分级为:α—纤维素，β-纤维素，γ-纤维素，α—纤维素指的是聚合度大于200的纤维素,β-纤维素是指聚合度为10一200的纤维素,γ-纤维素是指聚合度小于10的纤维素。

3）纤维素的应用：

纤维素是一多羟基葡萄糖聚合物,经过特定的物理或化学改性后,具有不同的功能特性,可以粉状，片状，膜，纤维以及溶液等不同形式出现,因此用纤维素开发的功能材料极具灵活性及应用的广泛性。

3.1 高性能纤维材料：

纤维素纤维是现代纺织业的重要原料之一,同时也是纤维素化工和造纸业的重要原料，当前,纸己经成为社会发展的必需品,不仅大量应用于印刷，日用品及包装物,还可以用于绝缘材料，过滤材料以及复合材料等领域,具有广泛而重要的用途。

3.2 可生物降解材料

纤维素能够作为可降解材料的基材使用,因为纤维素具有很多独特的优点:(1)纤维素本身能够被微生物完全降解;(2)维素大分子链上有许多轻基,具有较强的反应性能和相互作用性能,使得材料便于加工,成本低,而且无污染;(3)纤维素具有很强的生物相容性;(4)纤维素本身无毒,可广泛使用，由于纤维素分子间存在很强的氢键,而且取向度和结晶度都很高,使得纤维素不溶于一般溶剂，高温下分解而不融,所以无法直接用来制作生物降解材料,必须对其进行改性，纤维素改性的方法主要有醋化，醚化以及氧化成醛，酮，酸等。纤维素生物降解材料应用广泛,例如园艺品，农，林，水产用品，医药用品，包装材料及光电子化学品等,这里要特别提出的是纤维素在医学，光电子化学，精细化工等高新技术领域应用的更好西川橡胶工业公司研制开发的纤维素，壳聚糖系发泡材料存在很好的应用前景,其特点是重量轻，绝热性好，透气，吸水等,这些特点使其广泛应用于农业，渔业，工业，包装，医疗等各个领域。

3.3 纤维素液晶材料：

天然纤维素及其衍生物液晶是一类新颖的液晶高分子材料，和其它的纤维素衍生物液晶相比,新型的复合型纤维素衍生物液晶在纤维素大分子链中引入了刚性介晶基元,使得控制其液晶性质能够成为现实"这同时就为开发具有特殊性能的液晶高分子提供了新的研究领域,并且其相应的理论基础研究对探索高分子液晶的形成也有十分重要的指导意义，另外,由于天然纤维素是自然界取之不尽，用之不竭的可再生天然高分子,那么在石油及能源日益枯竭的今天,我们就很有必

要继续深化对天然纤维素及其衍生物液晶的研究和开发。

3.4 吸附性纤维素材料

3.4.1：吸油材料：

水资源污染已是一个严重的社会问题,而油类污染是造成水污染的重要因素之一，随着经济的迅速发展和社会的不断进步,对高吸油树脂的吸油性能及合成原料的可持续性利用方面的要求越来越高，目前国内外合成的性能较好的高吸油树脂几乎全都以石油副产品为惟一合成单体，但石油是不可再生资源,且价格日益高涨，采用维素基吸油材料作为治理工业及日常生活中的废油处理剂,不仅使吸油产品的综合生产成本大幅度降低,由于天然纤维素细小的内部结构,能够使吸油材料的吸油性能得到明显改善，同时,由于天然纤维素材料本身具有优良的可降解性,还可消除废弃合成吸油树脂对环境的污染。3.4.2：吸附重金属材料：

人们通过研究发现纤维素的某些共聚物具有同重金属吸附结合或鳌合的能力,通过对纤维素进行改性可用于海水中回收铀，金等贵重金属,或用于污水中重金属的处理。

3.4.3：高吸水材料：

以纤维素为基质的高吸水材料一直是人们研究与开发的活跃领"纤维素是含有多轻基的高分子多糖,由于轻基的亲水性能,这种性质使得纤维素本身就具有一定的吸水和吸湿能力,只是由于纤维素本身高度结晶结构使大部分轻基处于氢键缔合状态,从而使这种吸水能力收到了限制"因此制备纤维素系高吸水材料时,首先必须要尽量破坏纤维

素的结晶结构!提高其反应发生的可能行,然后通过特殊的化学反应方法在纤维素大分子上接上高亲水性基团。

二）纤维素溶剂的制备

1）纤维素溶剂的制备：

1.1 衍生物溶解法：

纤维素是由D一葡萄糖聚合形成的链状高分子,每个单元内都有3个自由基-OH,因此在特定条件下,能与部分酸碱或其他化学物质发生反应,一般最终产物都为纤维素酯,该酯要比纤维素更易溶解在某些溶剂中。

1.1.1氢氧化钠/二硫化碳(NaOH/CS2)体系(粘胶法)：

粘胶法生产至今已有100多年的历史,它是一种包含化学反应的复杂过程，该法主要是应用了纤维素中-0H的酸性,用一定浓度的氢氧化钠溶液处理后,形成碱纤维素,然后通入二硫化碳,形成黄原酸纤维素酯,该酯可以溶于氢氧化钠溶液。

1.1.2质子酸体系：

质子酸能在适当的浓度下润胀和溶解纤维素,使纤维素的羟基质子化，当质子酸的量足够多,浓度适当时,纤维素就会溶解。

1.1.3多聚甲醛/二甲基亚砜体系：

该体系在上世纪中叶就应用于纤维素溶解的研究,其具有很强的溶解能力,对聚合度很高的纤维素仍具有溶解能力,但时由于自身的一些缺陷,该体系并没有被使用。

1.1.4氨基甲酸酯体系：

具体的溶解过程:将碱纤维素与饱和尿素溶液混合,然后加入少量特殊的惰性溶剂,在加热条件下，反应一段时间后,反应生成浅灰色的固体氨基甲酸酷酯,然后将生成浅灰色的固体，溶解在氢氧化钠溶液中制得纺丝原液,使用硫酸做凝固浴进行湿法纺丝,最后将制得的醋纤维放入碱液分解浴分解,这将制得纤维素纤维。

1.2直接溶解法：

1.2.1碱水溶液体系：

很久以前人们就尝试用氢氧化钠(Na0H)水溶液来溶解纤维素,但是都出现了很多问题,影响了实验进展，因为溶解所需时间长,而且只能溶解一些比较特殊的纤维素,还要在溶解前需要对纤维素进行比较复杂预处理,如蒸汽闪爆处理等，但是由于NaOH水溶液是溶解纤维素的溶剂中最便宜的,因此人们对这一溶剂体系的研究一直没有停止过，1984年,日本Kamide等人在特定条件下制得具有非结晶态结构的铜氨纤维,当温度为4℃时,再生纤维素能完全溶解在质量百分数8﹪一10﹪的氢氧化钠溶液中。

1.2.2 碱/尿素或硫脲/水体系：

20世纪70年代,Suvorova报道了在NaoH溶液中添加一定量的尿素(urea)有助于溶解纤维素,而且不会造成纤维素的降解,Kamide等也报道了经闪爆处理过的木纤维素能很快溶解在含8%一10%(质量百分比)尿素的NaOH/尿素水溶液中,张俐娜对上述体系进行改进,通过调节尿素的含量,使得溶剂体系能够很好地溶解包括棉纤维素在内的多种纤维素,在此基础上,他们还陆续发展了NaOH/硫脲水溶液，LiOH/