若干表面功能化修饰纤维素材料的制备及其应用.docx

若干表面功能化修饰纤维素材料的制备及其应用
摘要：
纤维素作为一种最广泛应用的天然聚合物，在制备复合材料、药物释放、生物医学器械等领域具有广阔的应用前景。然而，形态多样性、官能团缺乏和水溶性等问题限制了其在应用中的广泛使用。为此，近年来研究人员致力于开发表面功能化修饰纤维素材料，以克服以上问题。本论文综述了表面功能化修饰纤维素材料制备的方法和应用领域，旨在为进一步研究提供参考和启示。
1.引言
纤维素作为最常见的天然聚合物之一，在丰富的资源、可再生、生物降解、生物相容性等方面具有显著的优势。其产品不仅广泛应用于造纸、纺织、食品等生产领域，同时在备复合材料、药物释放、生物医学器械等领域中也得到广泛应用。然而，受纤维素水溶性、形态多样性及官能团缺乏等因素影响，限制了其在应用中的广泛使用。因此，对纤维素表面的修饰成为了当前研究的热点，以拓展其应用范围。
2.表面功能化修饰纤维素材料的制备方法
针对表面功能化修饰纤维素材料的制备，可从两个方向入手，即通过预处理的纤维素材料或处理表面的纤维素材料。其中，常见的表面功能化修饰手段包括原子层沉积、化学修饰和生物修饰等方法。
2.1原子层沉积法
原子层沉积法（ALD）是一种表面原子层逐层生长的方法，通过固定的化学反应形成金属、氧化物或硝基烷基等薄膜。对纤维素进行ALD修饰，可以控制其表面化学性质，促进其与环境物质的相互作用。例如，通过ALD技术修饰纤维素表面铁氧化物薄膜，可提高其光热转换效率，同时在污染物去除和气体传感方面也具有潜在的应用。
2.2化学修饰法
化学修饰法是指通过与表面活性基团反应或化学键交换等方式，在纤维素分子表面引入固定官能团以改变其表面性质。其中，最常用的官能团包括羟基、酸基、氨基、磷酸等。以非离子表面活性剂为例，首先以三氯化硼（BCl3）对纤维素表面进行化学改性，再将非离子表面活性剂中的端基（如氨基、酰胺基等）引入纤维素表面，实现了纤维素表面特定官能团的引入，进而实现了其改性。
2.3生物修饰法
生物修饰法是指利用生物体的天然结构和功能，直接或间接地对纤维素进行修饰，以在纤维素分子表面引入相应的官能团或新结构。例如，利用纤维素降解酶，将其引入于纤维素颗粒体表面，进而使得纤维素颗粒具有更好的降解性能。
3.应用领域
3.1制备复合材料
表面功能化修饰纤维素材料在制备复合材料中有着广泛的应用前景。例如，将修饰后的纤维素与复合材料载体相结合，可以有效地提高复合材料的机械性能、稳定性和耐化学腐蚀性等。
3.2药物释放
表面功能化修饰纤维素材料在药物释放领域中具有许多潜在的应用。例如，利用高吸附性的纤维素材料表面进行修饰，可以实现化合物在药物释放过程中的稳定性和准确性，同时可提高其生物可降解性能。
3.3生物医学器械
由于纤维素具有天然的生物相容、可降解性能，因此在生物医学器械领域中具有很大的应用潜力。表面功能化修饰纤维素材料可制备出可生物吸附和磷酸积累的纤维素材料，应用于人工骨骼、软骨和牙齿等领域中。
4.结论
纤维素作为一种最广泛应用的天然聚合物，在制备复合材料、药物释放、生物医学器械等领域具有广阔的应用前景。近年来，研究人员致力于开发表面功能化修饰纤维素材料，以克服其应用中的局限性。针对表面功能化修饰纤维素材料的制备方法，可采用原子层沉积法、化学修饰法和生物修饰法等方法。同时，将表面功能修饰的纤维素应用于复合材料、药物释放和生物医学器械等领域，展示出了广阔的应用前景。