纤维素的塑性加工研究进展.doc

纤维素的塑性加工研讨进展
摘要：纤维素在解决人类面临的资源、能源和环境问题方面有重要的意义，但是由于纤维素的特殊化学与物理结构，纤维素的热塑性加工受到了很大的限制。综述了近年来纤维素热塑性加工的主要方法，介绍了纤维素化学改性的方法，同时介绍了不通过化学改性直接对纤维素塑性加工的两种方法。
abstract:cellulosewillplayanimportantroleinsolvingtheproblemsofresource,energyandenvironmentwhichwehumanbeingsarefacing,butbecauseofthespecialchemicalandphysicalstructureofcellulose,makingitverydifficulttousetheconventionalthermalmethodstomanufacturecelluloseproduction.thearticlereviewedthemainmethodsofcellulosethermoplasticforminginrecentyears,introducedthemethodsofchemicalmodificationofcellulose,andintroducedtwomethodsplasticprocessingcelluloseproductiondirectlywithoutchemicalmodification.
关键词：纤维素；化学改性；塑性加工
keywords:cellulose；chemicalmodification；plasticprocessing
0引言
近年来，随着石油资源的日益枯竭核环境污染的加剧和可持续发展的战略需求，纤维素作为环境友好资源已引发世界各国的高度关注。纤维素广泛存在于绿色植物如树木、棉花、麻、谷类植物和其他高等植物和海洋生物中，是自然界最丰富的可再生资源，具有可再生性，生物可降解性和天然的生物相容性。并且具有低密度、高强度和刚度好的特性，这已使它成为最重要的天然高分子材料。
1纤维素的化学改性
纤维素是由d-吡喃型葡萄糖单元（anhydrogluucoseunit,agu）通过β-1.4糖苷键连接而成的线型高分子。纤维素agu单元上有3个活泼的-oh基团，一个伯-oh基（c-6位）和两个仲-oh基（c-2和c-3位），可以发生与-oh基有关的一系列化学反应，如氧化，酯化，醚化，接枝共聚等反应。
1.1纤维素酯类在酸催化作用下，纤维素中的羟基与酸、酸酐、酰卤等发生酯化反应可得纤维素酯，包括无机酸酯和无机酸酯[1]。纤维素无机酸酯是指纤维素分子链中的羟基与无机酸如：硝酸、硫酸、磷酸等进行酯化反应的生成物，其中纤维素硝酸酯广泛运用于黏合剂，日用化工、皮革、印染等工业部门；纤维素无机酸酯是指纤维素分子链中的羟基与无机酸、酸酐或酰卤反应的生成物，主要有纤维素甲酸酯、乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、高级脂肪酸酯、芳香酸酯等。短链的纤维素酯或混和酯，如醋酸纤维素（ca）、醋酸丙酸纤维素（cap）、醋酸丁酸纤维素（cab）等在薄膜、片材等领域已得到了广泛运用。
1.2纤维素醚类纤维素醚是由纤维素与naoh反应后，与各种功能单体如单氯甲烷、环氧乙烷、环氧丙烷等进行醚化反应，经水洗副产物盐及纤维素钠而得到。纤维素醚普通根据其离子性分为4类[2]：非离子纤维素醚：主要是纤维素烷基醚，包括甲基纤维素醚、甲基羟乙基纤维素醚等。阴离子纤维素醚：主要是羧甲基纤维素钠、羧甲基羟乙基纤维素钠。阳离子纤维素醚：阳离子纤维素醚主要有3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵纤维素醚。两性离子纤维素醚：两性离子纤维素醚的分子链上既有阴离子基团又有阳离子基团。纤维素酯化或醚化比纤维素的功能优化了许多，具有必然的热塑性，但绝对分子质量添加不多，流动温度还很高，如纤维素醋酸酯在230℃才开始软化，醋酸丁酸酯的熔点为185℃。而且强度、粘度等性质受到了必然的限制，塑性并没有达到低温加工的要求。
1.3接枝改性接枝改性可以引入不同功能的支链聚合物，在纤维素材料固有优点的基础上，得到具有纤维素底物和支链聚合物双重功能的功能材料，从而极大地扩展了纤维素的运用范围。但是由于纤维素的高结晶性和分子内部存在大量氢键，大大添加了纤维素接枝的实施难度，也不利于工业化，因而，更多的是采用熔融性较好的纤维素衍生物作为接枝底物。例如，在二醋酸纤维素（cda）分子上引入生物高分子基团既能降低cda的加工温度，又可以使接枝物具有必然的生物功能。teramoto等[3]合成了一系列不同接枝率的醋酸纤维素-聚乳酸接枝共聚物，发现共聚物的玻璃化转变温度tg与聚乳酸的摩尔取代度（ms）有关，当0＜ms≤8时tg随ms升高