植物纤维的阳离子化改性及其对纤维结构的影响

张世超，刘佳璇，李 群

(天津市制浆造纸重点实验室，天津科技大学轻工科学与工程学院，天津 300457)

纤维素是由 D-吡喃式葡萄糖单元通过 β-1，4-糖苷键连接而成的一种植物源多糖.它是地球上最丰富的可再生天然高分子材料，是植物结构中最主要的增强成分，几乎占木材有机组成部分的 50%.由于对环保和生物相容性产品的需求日益增长，在各种应用领域，如医药、化妆品、汽车工业、纺织或包装，纤维素基材料成为众多研究的重点和热点.与天然纤维素纤维相比，纳纤化纤维素(NFC)具有更大的比表面积、更高的结晶度和更高的透明度使其具有更高的均一性、更高的拉伸强度和杨氏模量、更小的纤维尺寸(更高的纵横比)和表面大量的反应性羟基[1].目前，已经有许多研究表明 NFC在复合材料中具有增强作用.胡月等[2]以木粉为原料通过化学结合机械处理的方法制备出NFC并利用真空过滤的方法获得了高强度且透明性很高的 NFC薄膜，测试结果表明：NFC膜的拉伸强度高达 102MPa，弹性模量高达5741MPa，透过率高达 86.9%.同时，这些薄膜也具有良好的气体阻隔性，在许多涂层和阻隔技术中都有应用价值[3].

然而，在植物组织中纤维素分子链之间由于庞大的氢键网络使纤维素纤丝的解离十分困难，往往需要巨大的机械能耗，从而限制了 NFC的规模化制备和应用.通过对纤维进行阳离子化改性，在其表面引入正电荷可以促进纳米纤丝的分离.同时，特别是在造纸和印染行业，阳离子……