基于低共熔溶剂硫酸化改性的纤维素纳米纤丝的制备及性能分析

李伟栋 和 铭 陈嘉川 张治国 杨桂花

（齐鲁工业大学（山东省科学院）生物基材料与绿色造纸国家重点实验室/制浆造纸科学与技术教育部重点实验室，山东济南，250353）

近年来，纤维素纳米纤丝（Cellulose nanofibril,CNF）以其独特的结构和性能引起了人们广泛的兴趣。CNF是一种直径在纳米范围内的长纠缠纤维[1]，其不仅保留了天然纤维素的可再生性和可生物降解性，还具有比表面积大、强度高和密度低等优点[2]，可广泛应用于复合材料、包装材料、电子光学器件、生物医药等领域[3-5]。

机械处理是制备CNF的常用方法，但此方法能耗较高，因此研究人员通常采用化学预处理来降低能耗[6]。常用的化学预处理方法有TEMPO氧化、酶水解和醚化等[7]，这些化学预处理不仅可以降低能耗，而且赋予CNF一定的性能。近几年来，低共熔溶剂（Deep eutectic solvent，DES）因其环境友好、低成本、易于制备和可重复利用等特点受到了人们的广泛关注。DES是一种自缔合液体混合物，通常由氢键供体（HBD）和氢键受体（HBA）组成，具有较低的蒸汽压和良好的溶剂潜力[8]。在CNF制备中，DES可作为非衍生化预处理介质、试剂和化学衍生化溶剂[9-10]。DES作为化学衍生化溶剂，不仅可以促进纤维原纤化并降低后续的机械能量损耗，而且可以改性CNF。Liu等人[11]使用基于羧酸的DES预处理与机械处理相结合，制备了宽度小于100 nm，得率高（72%～88%）的酯化CNF；Selkälä等人[12]利用尿素-氯化锂DES预处理和高压均质机械处理制备了琥珀酰化CNF。近几年，硫酸化越来越受到研究者们的关注，硫酸化是将硫酸基团引入到纤维素表面的过程[13]。……