李亞男，烏日娜，王高升

(中國輕工業(yè)造紙與生物質(zhì)精煉重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市制漿造紙重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津科技大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457)

隨著煤、石油等不可再生化石資源的日益枯竭，以及石油基產(chǎn)物的生物降解性差等問題，使得可再生資源的開發(fā)和利用變得越發(fā)重要[1]。纖維素是自然界中儲(chǔ)量最為豐富，并且生物降解性良好的天然高分子材料，它以不同的形式存在于海洋與陸地的各種植物之中[2]。因此，纖維素的開發(fā)利用受到世界各國越來越多的關(guān)注。

纖維素是一種天然高分子材料，組成纖維素的每個(gè)葡萄糖基(AGU)中都含有3 個(gè)醇羥基，可以發(fā)生與—OH 有關(guān)的一系列化學(xué)改性反應(yīng)。纖維素的改性分為物理改性、化學(xué)改性和生物改性等，其中最主要的是化學(xué)改性。纖維素的化學(xué)改性包括酰化、酯化、磺化、醚化、醚酯化、交聯(lián)和接枝共聚等。纖維素改性可以賦予其新的性能，拓展天然高分子纖維素的應(yīng)用領(lǐng)域[3]。纖維素經(jīng)過?；男院螅诶w維素骨架上接連一定的取代基，得到一系列具有一定性能的纖維素酯[4]。根據(jù)纖維素衍生物在制備合成過程中起始反應(yīng)物的狀態(tài)，可分為均相體系反應(yīng)和非均相體系反應(yīng)，本文綜述了國內(nèi)外關(guān)于纖維素在不同酰化反應(yīng)體系的合成方法。

1 非均相體系制備纖維素酯

由于纖維素分子鏈中存在著分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵，形成高結(jié)晶度的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其難溶于常用溶劑，反應(yīng)時(shí)懸浮在反應(yīng)介質(zhì)中，因此多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是在非均相反應(yīng)中進(jìn)行的。纖維素?；磻?yīng)中常用的?；噭┯絮Ｂ?、酸酐、脂肪酸等。

圖1 纖維素酯的制備[5]

1951 年，Malm 等[6]以吡啶為介質(zhì)，酰氯為?；噭?，合成了纖維素脂肪酸酯。以酰氯為?；瘎┑暮铣煞椒ㄔ诜磻?yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生HCl 氣體，從而導(dǎo)致纖維素的不同程度降解。此后，Kwatra 等[7]采用抽真空的方法將產(chǎn)生的HCl 氣體排除，消除了HCl 對(duì)產(chǎn)物的影響。研究發(fā)現(xiàn)，選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)，通過控制反應(yīng)的溫度、時(shí)間、?；噭┑确磻?yīng)條件，可以制備出不同取代度(DS)的纖維素長鏈脂肪酸酯。吡啶可以與副產(chǎn)物HCl 反應(yīng)生成螯合物，避免纖維素因HCl 發(fā)生酸水解，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。

使用酰氯做?；瘎┻M(jìn)行反應(yīng)，毒性大，腐蝕性大，且反應(yīng)中生成的HCl 會(huì)使纖維素發(fā)生降解。共反應(yīng)劑則可以避免這些情況的發(fā)生，是繼酰氯之后研究較多的一種合成途徑。共反應(yīng)劑與脂肪酸形成反應(yīng)中間體，這種具有更大活性的中間體在生成的同時(shí)與纖維素反應(yīng)，將長鏈脂肪酸接枝到纖維素的分子鏈上，對(duì)酯化反應(yīng)有促進(jìn)作用[8]。常用的共反應(yīng)劑有甲苯磺酰氯和乙酸酐，該方法是目前研究較多的一種合成途徑。宋镠毅等[9]用乙酸酐為共反應(yīng)劑，硫酸為催化劑，將纖維素加入脂肪酸、乙酸酐和硫酸的混合液體中反應(yīng)，得到一系列不同取代度的纖維素脂肪酸酯。研究發(fā)現(xiàn)，DS 受脂肪酸鏈長度的影響，脂肪酸鏈越長，產(chǎn)物DS 越低。

三氟乙酸酐可用作纖維素表面乙?；臍庀嗤七M(jìn)劑。在不使用溶劑的溫和條件下，它能有效地修飾纖維表面。Yuan 等[10]在室溫下將濾紙和被膜暴露在三氟乙酸酐(TFAA)和乙酸(AcOH)或TFAA 和乙酸酐(Ac2O)的混合蒸氣中，兩種處理均使樣品具有較高的疏水性，但乙酰基的體積取代度低至0.07。Chauvelon 等[11]提出了一種高效、一步合成水溶性醋酸纖維素硫酸鹽衍生物的新方法。該方法用冰醋酸和硫酸的混合物同時(shí)進(jìn)行乙酰化和硫酸化，優(yōu)化了反應(yīng)時(shí)間和乙酸酐的用量，乙?；潭仍?.6 和2.4之間，磺化程度為0.3。該方法已成功地應(yīng)用于純纖維素和從農(nóng)副產(chǎn)品中獲得的富含纖維素的材料。Kumar 等[12]以氧化纖維素(OC)為原料制備氧化纖維素醋酸酯(OCA)。用乙酸和乙酸酐的混合物處理纖維素原料，硫酸作催化劑，可以制備具有不同取代度的OCA。研究發(fā)現(xiàn)，OCA 的DS 隨反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和乙酸酐濃度的增加而增加；而OCA 的收率隨反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間的增加而降低，但隨乙酸酐濃度的增加而增加。

Peydecastaing 等[13]以纖維素粉為原料，用乙酸酐、脂肪酐和醋酸-脂肪酐制備醋酸-脂肪型纖維素酯，混合纖維素酯(MCE)的總?cè)〈葹?.02～2.92。研究人員在MCE 規(guī)則光滑的表面上測量了與水的靜態(tài)接觸角，發(fā)現(xiàn)測定值與脂肪?；坑嘘P(guān)，與乙酰含量無關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，MCE 的疏水性與水汽吸附性不相關(guān)。在平衡狀態(tài)下，乙酸酐和脂肪酸之間的整體反應(yīng)生成了一種不對(duì)稱的乙酸-脂族酸酐，其介質(zhì)中最終含有乙酸-脂族酸酐、乙酸酐、脂肪酸、乙酸和脂族酸酐。Borredon 等[14]以乙酸酐和脂肪酸為反應(yīng)介質(zhì)，得到的產(chǎn)物以乙酸-脂肪酸酐為主。在與纖維素反應(yīng)時(shí)，可形成含有乙酰和脂肪?；幕旌侠w維素酯。在沒有任何外部催化劑或纖維素溶劑的情況下，DS 值較低。

Girardeau 等[15]在不使用纖維素溶劑的條件下，通過纖維素與脂肪酸(FAs)反應(yīng)，得到了低取代度(DS＜0.3)、保留纖維結(jié)構(gòu)和高疏水的長鏈纖維素酯產(chǎn)物。Freire 等[16]利用FAs 對(duì)纖維素纖維進(jìn)行非均相改性，使纖維結(jié)構(gòu)部分保留，研究了反應(yīng)時(shí)間、脂肪酸鏈長度、溶劑類型等反應(yīng)條件對(duì)纖維素性能和酯化程度的影響。結(jié)果表明，DS 隨反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)介質(zhì)的溶脹作用而增大，隨脂肪酸鏈長度而減小。酯化作用增強(qiáng)了疏水性，并且降低了纖維的熱穩(wěn)定性。之后Uschanov 等[17]以長鏈脂肪酸為原料，通過酯化反應(yīng)對(duì)不同類型的纖維素（纖維素晶須、再生纖維素、微晶纖維素）進(jìn)行了非均相改性。研究發(fā)現(xiàn)，脂肪酸雙鍵含量越多DS 越低，而與纖維素類型無關(guān)。

非均相反應(yīng)時(shí)，纖維素中大量的羥基被封閉在結(jié)晶區(qū)中，反應(yīng)試劑難以觸及，在很大程度上影響了纖維素酰化的速度與均一度[18]。工業(yè)生產(chǎn)中，纖維素酯主要也是在非均相體系中合成的，但由于纖維素自身具有很強(qiáng)的分子鏈間氫鍵網(wǎng)絡(luò)及高度結(jié)晶的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，在非均相反應(yīng)中由外及內(nèi)逐步反應(yīng)，從而導(dǎo)致反應(yīng)不對(duì)稱、副產(chǎn)物多和產(chǎn)物量少且不均一等缺點(diǎn)[19]。因此，通常要預(yù)處理活化纖維素，即引起纖維素結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵斷裂，提高反應(yīng)試劑的可及度，增加纖維素反應(yīng)的均一性和反應(yīng)程度。

2 均相體系制備纖維素酯

均相體系是使纖維素在某些溶劑中溶解后再進(jìn)行?；磻?yīng)，產(chǎn)物的取代度分布均勻且可控性好。常用的體系有氯化鋰/N，N-二甲基乙酰胺溶液(DMAc/LiCl)、二甲基亞砜/四丁基氟化銨三水合物溶液(DMSO/TBAF)和離子液體。

2.1 在DMAc/LiCl 中的?；?/h3>

使用DMAc/LiCl 體系溶解纖維素，溶解時(shí)不產(chǎn)生任何中間衍生物，并且具有很好的熱穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，該體系常用于纖維素的均相反應(yīng)。

趙殊等[20]用5%～10%的纖維素為原料，以丙烯酰氯為?；瘎?，在DMAc/LiCl 的均相溶液中酰化獲得丙烯酸纖維素。研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度為50 ℃、時(shí)間為3.5 h、?；瘎┯昧颗c羥基物質(zhì)的量比為3.35、纖維素濃度為1.95%時(shí)，可得到最優(yōu)?；磻?yīng)結(jié)果，在該條件下合成的產(chǎn)物取代度高達(dá)2.28。Zhang 等[21]在DMAc/LiCl 均相體系中用乙酰硫酸鹽或直接用硫酸酯化制備水溶性纖維素乙酰硫酸酯和纖維素硫酸酯，所得產(chǎn)物的取代度均在0.21～2.59 之間，其中C-6 和C-2 位的—OH 基幾乎被完全取代。

宋俊等[22]先將醋酸纖維素和山梨酰氯在DMAc中反應(yīng)合成醋酸纖維素山梨酸酯，再將合成的醋酸纖維素山梨酸酯溶解于DMAc/LiCl 溶液中，并加入少量纖維素，制成醋酸纖維素山梨酸酯纖維，來提高醋酸纖維素的抗菌性能。Frollini 等[23]以棉短絨和劍麻纖維素為原料，在DMAc/LiCl 溶液中進(jìn)行均相乙?；磻?yīng)制備纖維素醋酸酯。研究了纖維素來源與反應(yīng)條件對(duì)纖維素溶解度和產(chǎn)品取代度的影響。研究發(fā)現(xiàn)，以兩個(gè)特定的纖維素作為原料，其特性和具體的反應(yīng)條件在溶解纖維素及其隨后的乙?；饔弥袝?huì)影響纖維素的溶解度，甚至在具有相似取代度（DS）的產(chǎn)品之間也可能有所不同。

Vaca-Garcia 等[24]研究發(fā)現(xiàn)，在LiCl/DMAc 介質(zhì)中，用乙酸酐作助反應(yīng)物，使纖維素與飽和脂肪酸（N-辛烷酸-N-十八烷酸）均相酯化，在130 ℃下反應(yīng)5 h 后獲得纖維素混合酸酯（CMT），其產(chǎn)物平均每個(gè)無水葡萄糖單元含有2.2 個(gè)乙酰基和0.8 個(gè)脂肪取代基。

Crepy 等[25]用脂肪取代基改性纖維素，在LiCl/DMAc 溶液中，用對(duì)甲苯磺酸為催化劑，在微波加熱條件下，在甲醇中合成纖維素酯(CEs)。雖然該方法得到的纖維素酯的取代度較低，但提供了微波活化這一新的綠色方法。在該方法基礎(chǔ)上在體系中加入了堿性催化劑DMAP，在微波輻射下對(duì)LiCl/DMAc中的纖維素和脂肪酰氯進(jìn)行了類似的處理，可以使纖維素酯具有較高的DS 值，并且大大縮短了反應(yīng)時(shí)間。之后，Chadlia 等[26]對(duì)微波誘導(dǎo)活化這一方法進(jìn)一步研究證實(shí)，與微波活化相比，傳統(tǒng)加熱方法的活化效果較差。事實(shí)上，微波激活10 min 后DS 值更高（2.25），而傳統(tǒng)方法加熱12 h 后的DS 值為1.2。

2.2 在DMSO/TBAF 中酰化

研究發(fā)現(xiàn)[27]，DMSO/TBAF 溶劑在室溫下無需任何預(yù)處理即可在15 min 內(nèi)溶解聚合度高達(dá)600 的纖維素，并在各種化學(xué)改性反應(yīng)中可能生成各種不同DS 值的產(chǎn)品，包括纖維素材料的?；磻?yīng)。

Ciacco 等[27]研究了從劍麻中分離出來的纖維素在DMSO/TBAF 中的溶解和?；磻?yīng)。以劍麻纖維素為原料，以乙酸酐、硬脂酐、醋酸乙烯酯和月桂酸乙烯酯為?；噭?，在DMSO/TBAF 中對(duì)劍麻纖維素進(jìn)行均質(zhì)酯化，取代度分別達(dá)到0.3、2.07、0.8、1.24。Nagel 等[28]首次用1h-苯并三唑活化羧酸實(shí)現(xiàn)纖維素的酰化。反應(yīng)在溫和的條件下進(jìn)行，以?；?1h-苯并三唑?yàn)轷；瘎贒MSO/TBAF 溶液中反應(yīng)完全均勻進(jìn)行。研究發(fā)現(xiàn)，?；?1h-苯并三唑與纖維素反應(yīng)生成醋酸纖維素、丁酸酯、己酸酯、苯甲酸酯、肉豆蔻酸酯和硬脂酸酯，DS 值在1.07～1.89之間。

Pohl 等[29]研究了樹枝化纖維素衍生物，成功的在DMSO/TBAF 溶液中均質(zhì)合成了新型大分子纖維素酯。用鹽酸對(duì)羧酸類化合物進(jìn)行原位高效活化，纖維素酯的取代度可達(dá)0.7。研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)不僅發(fā)生在第6 位（主羥基），還發(fā)生在第2 位的次級(jí)羥基。Heinze等[30]研究了在DMSO/TBAF 溶劑體系中纖維素與羧酸類化合物的酯化反應(yīng)。利用N，N’-羰基二咪唑（CDI）或鹽酸對(duì)羧酸類化合物進(jìn)行原位活化，合成了均勻的新型大分子纖維素酯。研究結(jié)果表明，在DMSO/TBAT 溶液中比在LiCl/DMAc 溶液中的反應(yīng)效果好。

2.3 在離子液體中?；?/h3>

離子液體的特點(diǎn)是室溫下呈液態(tài)、熱穩(wěn)定性好、對(duì)環(huán)境友好、無毒無害、不易燃燒、回收方便且可以多次循環(huán)使用等。正是這些特點(diǎn)使離子液體不僅可以用作溶劑，還可以作為化學(xué)反應(yīng)中的催化劑。如今，離子液體已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類化學(xué)實(shí)驗(yàn)中。離子液體不僅可以避免大量傳統(tǒng)有機(jī)試劑的使用產(chǎn)生的環(huán)境污染，還可以有效避免催化劑的使用對(duì)設(shè)備的腐蝕。

Huang 等[31]以甘蔗蔗渣為原料，在離子液體體系中準(zhǔn)備了乙酸丙酸纖維素（CAP）和乙酸丁酸纖維素（CAB）。研究發(fā)現(xiàn)，在100 ℃下，溶液中存在的兩種酸酐，會(huì)爭奪纖維素的羥基。如果增加反應(yīng)時(shí)間或加入一種酸酐，其取代基無疑會(huì)增加。但是，它會(huì)阻礙纖維素與另一種酸酐的反應(yīng)，從而導(dǎo)致另一種酸酐的取代基相對(duì)較低。

Cao 等[32]從玉米殼中提取出纖維素樣品，不使用任何催化劑，在1-丙烯基-3-甲基咪唑氯化銨（AmimCl）中對(duì)其乙?；?，一步合成了DS 為2.16～2.63 的玉米殼纖維素醋酸酯（CCAs）。研究發(fā)現(xiàn)，在均相體系中，通過控制乙酰化的時(shí)間易控制CCAs的DS 值。之后，Cao 等[33]在不使用任何催化劑的情況下，以一步法合成了丁基含量為6%～47%的乙酸丁酸纖維素混合酯（CAB）。研究發(fā)現(xiàn)，不同的?；瘎ㄒ宜狒投∷狒┑奶砑臃椒ㄓ绊懚』俊⑷〈跓o水葡萄糖單位(AGU)內(nèi)的分布以及CAB 的性能。丁基含量大于38%的CAB 在2-甲基乙基酮、1，2-二氯甲烷、乙酸乙酯和乙酸丁酯中的溶解性能良好，丁基的引入略微降低了纖維素的熱穩(wěn)定性。

楊小佩[34]成功制備了兩種離子液體N-甲基吡咯硫酸氫鹽（[Hnmp]HSO4）、1-甲基-3-（3-磺酸基甲基）咪唑硫酸氫鹽（[HSO3-pmim]HSO4），其酸強(qiáng)度為[Hnmp]HSO4＜[HSO3-pmim]HSO4。采用這兩種酸強(qiáng)度較高的離子液體作催化劑，研究了酯化反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、離子液體濃度、酸酐與纖維素的摩爾比對(duì)乙?；a(chǎn)物醋酸纖維素的取代度、特性黏度的影響。結(jié)果表明，以[Hnmp]HSO4為催化劑制備醋酸纖維素的最優(yōu)條件是：催化劑濃度為12%，n（乙酸酐）：n（纖維素）=5～8，在反應(yīng)溫度50～60 ℃下反應(yīng)3～4 h。以[HSO3-pmim]HSO4為催化劑制備醋酸纖維素的最優(yōu)條件是：催化劑濃度為4%～8%，n（乙酸酐）：n（纖維素）=3～8，反應(yīng)溫度50 ℃下反應(yīng)1～2 h。在制備相同DS 的醋酸纖維素時(shí)，酸強(qiáng)度高的[HSO3-pmim]HSO4催化效果好，而且得到產(chǎn)物的特性黏度高。

在均相反應(yīng)中，纖維素整個(gè)分子溶解于溶劑中，分子間與分子內(nèi)氫鍵均已斷裂，反應(yīng)性能好、反應(yīng)均勻、反應(yīng)速率高。其中DMAc/LiCl、DMSO/TBAF 和離子液體是最合適的纖維素均相反應(yīng)介質(zhì)，尤其是離子液體及其共溶劑體系，不僅對(duì)纖維素有很強(qiáng)的溶解能力，而且已經(jīng)成為纖維素均相化學(xué)反應(yīng)的通用介質(zhì)，可以用于合成各種取代度的纖維素衍生物[35]。

3 ?；w維素的性質(zhì)及應(yīng)用

?；w維素的產(chǎn)物之一纖維素酯是重要的生物質(zhì)衍生材料，具有較高的商業(yè)價(jià)值。纖維素酯在疏水材料、抗菌材料、涂料和膜材料等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，合成纖維素酯所用的原料纖維素是豐富的天然可再生資源，有低成本、可降解、可再生、環(huán)境友好等特點(diǎn)，從而使得其衍生物材料具有廣泛的應(yīng)用前景[18]。

3.1 疏水性

纖維素的分子結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基，因而具有強(qiáng)親水性，對(duì)其進(jìn)行酰化改性引入酯基后，可提高其疏水性和吸油能力。Dankovich 等[36]利用植物油中的甘油三酯對(duì)纖維素表面進(jìn)行改性，獲得了疏水性的棉花。使植物油以均相溶液或水乳液的形式進(jìn)入纖維素基質(zhì)中，在110～120 ℃下加熱60 min 使溶劑蒸發(fā)，從而促進(jìn)表面改性。研究發(fā)現(xiàn)，用1%的大豆油以丙酮為溶劑，無論是漂白棉還是精煉棉都可以得到最具疏水性的表面。彭麗等[37]研究發(fā)現(xiàn)，以秸稈等天然植物纖維為原料，利用酸堿進(jìn)行預(yù)處理，乙酸酐為纖維素酯化改性的酯化劑，改性后取代度、增重疏水性較高，吸油性能顯著提高，而且操作簡單安全、經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

唐明曉[38]用小麥秸稈纖維為原料，在不使用催化劑的情況下，以正丁酸、月桂酸、軟脂酸、硬脂酸和花生酸為酯化劑，在DMSO 溶液體系中對(duì)小麥秸稈進(jìn)行改性并比較這五種酸酯化后的吸油材料的吸油倍率。研究發(fā)現(xiàn)，以軟脂酸為酯化劑改性的小麥秸稈纖維的吸油倍率比其他脂肪酸改性的小麥纖維要高。用酯化的方法可以直接對(duì)天然植物纖維進(jìn)行改性，改善其表面疏水性能，提高吸油倍率，而且不會(huì)影響生物降解性能，成本低廉，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

3.2 抗菌性

纖維素抗菌材料的制備包括物理和化學(xué)兩種方法，一般使用化學(xué)接枝法將天然抗菌劑與纖維素接枝，從而保證產(chǎn)品的抗菌效果更持久。天然抗菌劑主要為山梨酸、殼聚糖、蘆薈等。

由于山梨酸分子中的山梨酰基為α，β-不飽和羰基結(jié)構(gòu)，是典型的抗菌性試劑，對(duì)酵母、霉菌等真菌均具有抑制作用。李俊男等[22]在DMAc/LiCl 均相體系中，以纖維素為原料，山梨酸為抗菌劑，二環(huán)己基碳二亞胺（DCC）為縮合劑，進(jìn)行酯化反應(yīng)合成纖維素山梨酸酯，然后使用相轉(zhuǎn)化法制備成膜，研究了反應(yīng)條件對(duì)取代度的影響，并進(jìn)行了抗菌性能測試。研究表明，纖維素山梨酸酯對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均具有明顯的抑菌作用。

3.3 涂料

纖維素的有機(jī)酯和無機(jī)酯一直在涂料的應(yīng)用中起著重要的作用。纖維素酯在溶劑型涂料中的應(yīng)用已有50 多年的歷史。涂料中常用的纖維素酯有醋酸纖維素酯（CA）、丙酸纖維素酯（CAP）、丁酸纖維素酯（CAB）等。纖維素酯作為涂料能夠改善流和平整，減少成坑，減少干燥時(shí)間，減少阻塞，抗泛黃，抗再溶解等[39]。

Edgar 等[39]提出不同的涂料應(yīng)具有不同的性能，而性能可以通過操縱聚合物結(jié)構(gòu)（包括取代度、羥基含量和鏈長）來控制。其中，CABs 是涂料工業(yè)中最常用的纖維素有機(jī)酯。研究發(fā)現(xiàn)，隨著丁基含量的增加，彈性、溶解度、耐烴性和相容性提高，而耐化學(xué)性、潤滑脂性和硬度降低；隨著酯分子量的增加，相容性和溶解度降低，韌性和熔點(diǎn)增加，硬度和密度不受影響；羥基含量對(duì)材料的抗?jié)裥院晚g性有影響，并隨羥基含量的增加而降低。Maximilian 等[40]以脂肪酸氯化物和羥丙基纖維素（HPC）為原料，通過均相反應(yīng)制得羥丙基纖維素酯，通過納米沉淀法將羥丙基纖維素（HPC）酯轉(zhuǎn)化成疏水性的納米顆粒，并將其作為超疏水表面涂層。

3.4 膜材料

一些改性后的纖維素衍生物可制成纖維素衍生物膜，具有價(jià)格低、抗污染、分離性能好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛研究和應(yīng)用。

石純等[41]用乙酸酐為乙?；噭?，濃硫酸為催化劑，將龍竹纖維素（BC）、竹紙漿纖維素（PC）和微晶纖維素（MC）三種不同的纖維素在冰醋酸體系中合成醋酸纖維素，再采用溶劑蒸發(fā)相分離法，分別制備得到巨龍竹醋酸纖維素（BCA）膜、竹紙漿醋酸纖維素（PCA）膜和醋酸纖維素(MCA)膜。通過透光率分析、拉伸性能分析、掃描電鏡分析、接觸角分析以及熱穩(wěn)定性分析得知，巨龍竹纖維素（BC）最適合作為制備醋酸纖維素膜材料的原料。但纖維素類氣體分離膜氣體滲透率較低，因此提高其滲透率和選擇性成為研究重點(diǎn)。陳婧等[42]為提高纖維素類膜的滲透率和選擇性，研究制備了CO2的纖維素酯/離子液體復(fù)合膜。在纖維素中同時(shí)引將丁?；鶊F(tuán)和含雙鍵的丙烯酰基團(tuán)，再在光引發(fā)劑作用下與離子液體聚合交聯(lián)，得到能夠分離CO2的纖維素/離子液體復(fù)合膜。研究發(fā)現(xiàn)，通過VbimBF4與CBA 交聯(lián)得到的纖維素/離子液體（CBA/VbimBF4）共聚物膜同時(shí)提高了CO2的滲透性和選擇分離性能。

4 結(jié)束語

纖維素是地球上最豐富的天然高分子材料，主要來源于木材、棉花、稻草、蘆葦和甘蔗渣等，是一種寶貴的天然可再生資源[8]。近年，隨著可再生資源的短缺、價(jià)格攀升以及對(duì)可持續(xù)發(fā)展的需求，纖維素這種天然綠色材料受到了廣泛關(guān)注。

纖維素?；男钥梢院铣刹煌猛镜睦w維素酯，產(chǎn)物具備加工溫度低、溶解性能優(yōu)良、較好相容性等特點(diǎn)，可用于包裝材料、膜材料、生物降解塑料等諸多領(lǐng)域[43]。傳統(tǒng)的非均相酰氯?；磻?yīng)制備方法簡單易行，存在的問題主要是反應(yīng)試劑具有強(qiáng)腐蝕性、反應(yīng)困難、反應(yīng)過程中纖維素的降解等。而均相反應(yīng)中，離子液體可以避免使用大量傳統(tǒng)有機(jī)試劑產(chǎn)生的環(huán)境污染，也有效避免了使用催化劑對(duì)設(shè)備的腐蝕作用。離子液體反在應(yīng)后可完全回收，但成本過高，而且許多技術(shù)問題還未解決。因此，還需要研究者的廣泛關(guān)注。