李建国 刘 茜 黄六莲 倪永浩 陈礼辉,*
(1.福建农林大学材料工程学院,福建福州,350002;
2.植物纤维功能材料国家林业和草原局重点实验室,福建福州,350002)
为了实现人类发展的可持续化,生物质资源的充分利用已成为科学研究和工业应用的重要发展方向。作为自然界中最为丰富的自然资源之一,纤维素具有来源广泛、简单易得、可再生、可降解的优点[1-3]。纤维素的功能化产品也已在造纸、食品包装、航空航天、生物医疗以及能量储存和电子器件等领域得到广泛应用[3-6]。
研究表明,天然植物中含有丰富的纤维素,包括结晶态的纤维素和非结晶态的纤维素。这些纤维素通过微观尺度的分子内氢键和分子间氢键构筑了宏观的纤维素纤维[5-7]。因此,由纤维素分子组装的纤维素纤维呈现出致密的结构。这种致密结构会限制纤维素分子与其他化学试剂的反应,不仅阻碍了纤维素纤维的化学改性,也降低了其解构为微晶纤维素或者纳米纤维素的可能性。因此,纤维素纤维的原始结构会对纤维素的功能化改性和深度利用产生不利影响。
科研工作者已经开发了一系列技术用于提高纤维素纤维与化学试剂反应的能力,主要包括纤维素酶处理[7-9]、机械处理[8-10]、化学处理[11-12]以及它们的协同处理技术[6,9,12]。Liu等[6]探究了纤维素酶处理对溶解浆反应性能的提高作用;结果表明,1.5 mg/g、2 h的纤维素酶处理可使溶解浆纤维的反应性能从65%提高到75%。Duan等[8]指出,机械磨浆(3000转)和纤维素酶(0.4 mg/g用量)的结合处理技术可使漂白硫酸盐浆的反应性能从46.7%提高到81.0%。……