纖維素的化學改性

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1、試驗研究纖維素的化學改性●王金霞，劉溫霞（山東輕工業(yè)學院山東省輕工助劑重點實驗室，山東濟南250353）摘要：為了讓纖維素能在水和一般有機溶劑中溶解，并具有好的熱可塑性，常對其進行化學改性，改變纖維素的結(jié)構(gòu)特性，使其有利于加工成型。本文介紹了纖維素化學改性的基本原理，探討了纖維素的溶解、活化與堿性潤脹。通過纖維素羥基的氧化、酯化、醚化、接枝共聚和氮偶聯(lián)反應對纖維素化學改性進行了綜述，最后展望了纖維素化學改性的應用前景。關(guān)鍵詞：纖維素改性；纖維素溶劑；功能化纖維中圖分類號：TS71文獻標識碼：A文章編號：1001-6309(2011)08-0031-07維素結(jié)構(gòu)形態(tài)

2、的差異，如纖維幾何表面積、表面微纖維素化學改性的基本原理孔結(jié)構(gòu)和大小等因素都間接影響溶劑對纖維素分纖維素是由β-D-吡喃葡萄糖基彼此以1,4子的內(nèi)部可及性，即便是在纖維素無定形區(qū)內(nèi)的反[1]-β-苷鍵聯(lián)接而成的線性高分子，其分子鏈中應，也需要由表及里的逐層進行。故而，采用適當?shù)拿總€葡萄糖單元上有3個活潑羥基，分別位于C2、溶劑對纖維素進行潤脹，有利于反應試劑到達無定C3、C6位置上，可以進行一系列反應，包括氧化羥形區(qū)和結(jié)晶區(qū)表面，改善纖維素的非均相反應。基成羧基的反應、羥基的酯化反應、醚化反應和接2?纖維素的活化與堿性潤脹枝共聚反應。纖維素的化學改性，是指通過改

3、性試劑與纖維素羥基的化學反應在纖維素分子鏈上引纖維素的活化是指在不破壞纖維素聚合度的入新的官能團，獲得物理化學性質(zhì)具備顯著差異的條件下，采用機械、化學或生物的方法破壞纖維素纖維素衍生物。無定形區(qū)內(nèi)的氫鍵，增加改性試劑對纖維素羥基的影響纖維素化學改性效果的主要因素是纖維可及性。在化學法中，氧化、堿處理、胺和水預處理素葡萄糖基上游離羥基的反應活性；纖維素羥基的的方法均可用于對纖維進行活化。可及性，即改性反應試劑到達纖維素羥基的難易程堿性潤脹是纖維素非均相反應中常見的活化[2]度。預處理方法，目的是進一步提高纖維素的反應性一方面，天然纖維素具備高結(jié)晶性，纖維素的能，提高

4、纖維素羥基對反應試劑的可及性。理論認結(jié)晶度直接影響纖維素改性反應中羥基的可及性。為，纖維素堿性潤脹的水溶液中，作為活化劑的溶在纖維素分子的結(jié)晶區(qū)內(nèi)，纖維素葡萄糖基C2、劑分子穿入無定形區(qū)，到達結(jié)晶區(qū)外表面，通過破C3、C6位上原游離羥基的位置均已形成纖維素分壞水與纖維素之間、纖維素分子之間的氫鍵結(jié)合，子鏈內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵，不存在自由羥基，只有一方面發(fā)生纖維素無定形區(qū)內(nèi)的潤脹，有利于反應無定形區(qū)才有部分游離羥基存在，故而大多數(shù)的反試劑的滲透并進一步反應。同時還會引發(fā)纖維素結(jié)應試劑只能穿透到纖維素的無定形區(qū)域并進行反晶區(qū)部分溶解，暴露出更多的游離羥基，增加了改[3]

5、應，很難進入結(jié)晶區(qū)。采用溶劑對纖維素進行溶性試劑對纖維素結(jié)晶表面和結(jié)晶區(qū)內(nèi)部的羥基的解，可以破壞纖維素的結(jié)晶區(qū)，改善纖維素羥基的可及性，有利于化學反應的進行?？杉靶?。通常情況下，纖維素的堿性潤脹可采用低濃度另一方面，纖維素本身具備較高的難溶性，通無機堿NaOH或有機堿溶液處理纖維素，處理纖維常以懸浮狀態(tài)非均相地分散于液態(tài)反應介質(zhì)中，纖的一般方法是將纖維在5%的NaOH水溶液中，在作者簡介：王金霞女士(1987-)，在讀研究生，研究方向：造紙化學品與功能紙；聯(lián)系電話：13853182432，E-mail:wangjinxia66@163.com。PaperandPa

6、perMakingVol.30No.8Aug.20113試驗研究室溫下浸漬處理一定時間。處理的結(jié)果是直接影響活性位。同時，纖維素葡萄糖單元上C6上羥基與纖維的細纖維化，部分抽提出木素和半纖維素，破C2、C3相比，空間位阻最小，活性最好。[4][5]壞纖維結(jié)構(gòu)中的氫鍵，增加纖維表面的粗糙度。纖維素在溶劑液體中的濃度不宜太高，一般對于高聚合度的纖維原料，如棉絨，可采用高濃度2%～3%，當濃度高至10%～15%時，纖維素會的NaOH溶液對纖維素進行絲光化處理，絲光化再發(fā)生團聚，雖然表觀仍為均一溶液，但三相圖顯示生纖維可以使平行構(gòu)造的纖維素I轉(zhuǎn)變成次序性有不穩(wěn)定的內(nèi)消旋

7、相形成，纖維素反應活性降低。稍差的纖維素Ⅱ，同時抽提出部分半纖維素和非纖此外，對同一纖維素而言，羥基的可及度隨溶液濃維素物質(zhì)，提高了α-纖維素的含量，增加纖維素晶度的降低而增加，對不同纖維素而言，相同濃度下，體內(nèi)部羥基的可及性。只有帶流蘇結(jié)構(gòu)的晶束才可及，且該結(jié)構(gòu)區(qū)域隨聚纖維也可以采用有機胺作為堿活化試劑，配合合度增加而降低。NaOH溶液對纖維進行潤脹。如棉纖維經(jīng)0.1%的在纖維素改性的均相反應中，纖維素的溶劑分氫氧化鈉/非離子表面活性溶液煮沸處理后冷卻為非反應性溶劑和反應性溶劑兩大類：洗滌，用乙二胺浸漬活化后，乙二胺具備消晶作用，3.1?非反應性溶劑致使纖維素結(jié)

8、晶度顯著下