纤维素功能化研究报告进展及其前景周彤
陕西科技大学研究生考试试卷
考试科目纤维素化学
专业制浆造纸工程
年级造纸研10级
考生姓名周彤
考生类别日校生
纤维素功能化研究进展及其前景
周彤 1001017
摘要：本文总结了纤维素功能化的最新进展，介绍了纤维素功能化新产品并对今后对纤维素的研究利用做出了展望。
关键词：纤维素功能化；纤维素新产品；展望
纤维素是无水葡萄糖残基通过β-1、4苷键连接的立体规整性高分子，是自然界中最为丰富的可再生资源，每年由光合作用可产生几百亿吨。近年来随着石油、煤炭储量的下降，纤维素这种可再生资源的重要性日益显著，尤其是在环境污染问题日益突出的今天，迫使人们把注意力重新集中到纤维素这一具有生物可降解性、环境协调性的可再生资源上来。纤维素大分子易于参与化学改性反应，因此可以制备各种用途的功能材料，例如高吸水材料、贵重金属吸取材料、医疗卫生用材料等。同时纤维素可以以粉状、片状、膜以及溶液等不同形式出现，进一步提高了纤维素功能化的灵活性和应用的广泛性[1]。
1、纤维素的改性
纤维素大分子每个基环均具有三个醇羟基，可以发生氧化。酯化、醚化、接枝共聚等反应；两个末端基性质各异，在一端的葡萄糖基第1个碳原子上存在1个苷羟基，当葡萄糖环结构变成开链式，次羟基即转变成为醛基而具有还原性，而另一端，在末端基的第4个碳原子上存在仲醇羟基，它不具有还原性[2]。纤维素化学改性主要依靠与纤维素羟基有关的反应来完成。例如酯化反应将纤维素的羟基转变为酯基，氢键减少或消失分子间相互作用减弱，纤维素成为热塑性的纤维素酯；醚化反应将纤维素转变为纤维素醚，具有较高的机械强度和柔韧性，可用于制造塑料、薄膜、清漆和胶黏剂等。利用纤维素的羟基作为接枝点，将聚合物连接到纤维素骨架上，称为纤维素的接枝反应。依据接枝聚合物的结构、性质、相对分子质量的不同，可赋予纤维素多种性能和用途[3]。
1.1纤维素酯
纤维素酯又可分为纤维素无机酸酯和有机酸酯。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。纤维素有机酸酯是指纤维素分于链中的羟基与有机酸、酸酐或酰卤反应的生成物。主要有纤维素的甲酸酯、乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、乙酸丁酸酯、高级脂肪酸酯、芳香酸酯和二元酸酯等，此外还有各种纤维素混合酯，如醋酸丙酸纤
维素、醋酸丁酸纤维素、醋酸琥珀酸纤维素和醋酸邻苯二甲酸纤维素等[4]。
张景强等[5]以微晶纤维素为原料，优化了纤维素硫酸酯的制备工艺，在零下6℃，浓硫酸：正丙醇=1.6:1，反应液：纤维素=50:1<液固比），反应时间3h 的条件下，得到了较高取代度的纤维素硫酸酯<取代度为0.5~0.6）Bertoti等[6]采用在乙酸酐蒸汽中，通过丝光处理和酯化作用两种方法使甘蔗渣纤维改性。结果表明，反应后纤维的长度和宽度都下降了。FT-IR的结果显示了部分的乙酰化作用。TGA和DSC的测定结果表明，经过乙酰化改性后纤维的热稳定性增加了，而丝光处理后热稳定性下降了。改性后获得了多孔性的渗水结构证实了聚合物链迁移到了乙酰化改性后的纤维内，这有助于提高纤维的黏着能力。Crepy 等[7]先将纤维素<150 mL原液、3g、18mmol）与二甲基氨基吡啶<6.6g，
162mmol；3个葡糖酐的量）混合搅拌直到完成溶解，随后加入脂肪酰氯<8.3～54.5mL，36～162mmol；2～9个葡糖酐的量）。混合物用多模态微波炉处理
<180W）3min。酯化产物加入甲醇沉析，固体纯化过程反复使用氯仿和甲醇溶解/沉析，并在室温下风干，得到的酯化物取代度为1.7～3，力学性能与取代度呈正相关性，弹性模量反之，纤维素的不饱和酯化塑膜与饱和酯化塑膜性能基本一样。Rajam 等[8]报道了一种纤维素酯膜<85%硝化纤维素，15%乙酸纤维素）表面改性方法，第一步是膜上加上单层烯丙基二甲基氯硅烷 30min<20 ℃），加入脂肪酸酰氯，混合物在130 ℃下分馏2h，降温至100 ℃加入50%乙醇与过量的脂肪酸酰氯反应，沉析出均相纤维素酯，然后过滤纯化，得到完全取代的长链纤维素酯，用其制成的膜水蒸气透过受阻，但保持良好的氧气透过性，因此该纤维素膜可用于食品包装和保存。张建伟[10]等人用1,2,3,4-丁烷四羧酸 制得纤维素膜。 1.2纤维素醚 纤维素醚是以天然纤维素为基本原料，经过碱化、醚化反应的生成物。在纤维素醚产品中，以羧甲基纤维素(CMC>、羟乙基纤维素(HEC>、羟丙基纤维素(HPC>、羟丙基甲基纤维素(HPMC>等为代表，其产品也已商品化。 白凤霞等[11]采用溶液聚合法，以天然植物资源棉短绒纤维为原料，经醚化制得羧甲基纤维素(CMC>，然后与丙烯酸(AA>及丙烯酰胺(AM>接枝共聚，最后经N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA>交联制备得到高吸水性树脂(SAP>。制备的高吸水性树脂吸收去离子水的能力超过2500倍，吸收质量分数为0.19%的生理盐水高达310倍左右，高吸水性树脂经充分吸收润涨后呈透明的胶状物质。袁怀波[12]等以甘蔗渣为原料，通过醚化处理，并以N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，制取醚化交联甘蔗渣纤维。其制备工艺为：碱液用量10mL；碱液浓度40%；碱化时间1.5h；交联剂用量为原料用量的7%；碱醚比2.5:1<摩尔比）；无水乙醇溶剂用量25mL，醚化交联甘蔗渣纤维的最高吸水倍率为52.8 g/g。Narita 等[13]在40 ℃下用23%的NaOH溶液处理4 mm×4 mm纸片，碱处理过的纤维素放入压力反应容器内，抽真空，然后加入甲基氯和环氧丙烷反应，三者质量比为2:4:1，得到取代度为1.70、20 ℃下2%的水溶液透光度为90.0%的羟丙基纤维素，类似方法可得到取代度1.40～1.95、透光度为90.0%～98.8%的产品。Berglund等[14]先用加入乙基氯的NaOH 溶液处理纤维素，65～90 ℃，3～ 15bar，然后加入甲基氯，此法可高效率地得到取代度不同的水溶性甲基纤维素醚，而且反应压力低。哈丽丹·买买提等[15]以纤维素棉浆粕经酸水解得到具有确定聚合度的微晶纤维素 1.3接枝共聚 利用纤维素的羟基作为接枝点，将聚合物连接到纤维素骨架上，称为纤维素的接枝反应。目前常用的纤维素接枝改性的方法主要包括自由基聚合、离子型聚合、开环聚合、原子转移自由基聚合 Dahou等[16]以硝酸铈铵为引发剂，将绒毛浆纤维与丙烯酸、丙烯腈接枝共聚，得到的共聚物具有良好的溶胀性能和抗菌性。单鑫等[17]通过铈离子在酸性条件下氧化还原引发，成功得到了以羟乙基纤维素 烯酸N,N-二甲氨基乙酯 Glaieda等[21]报道了通过水中原子转移自由基聚合法，纤维素与阳离子聚合物聚[2-(甲基丙烯酰>乙基] -三甲基铵氯 2、纤维素的溶解 天然纤维素分子有较高的洁净度，分子间和分子内存在大量的氢键，这使得它不溶解于普通溶剂，即加工性能较差。纤维素作为一种线性同质均聚物，溶解破坏了高度组织化的、围绕在单个葡聚糖链周围的氢键。从上世纪90年代发现了新型的纤维素溶剂，极大的促进了对纤维素功能化途径的研究[23]。 丁文慧等[24]以纤维素二糖、微晶纤维素及脱脂棉作为纤维素模型物，分别考察K+、Mg2+和Ca2+对纤维素碱性降解性能的影响。结果表明：金属离子的种类、用量及反应时间均会影响纤维素的碱性降解。K＋对纤维素碱性降解有促进作用，Mg2+和Ca2+则会抑制纤维素碱性降解反应；并且随着金属离子用量的增 加及反应时间的延长，K+的促进作用及Mg2+、Ca2+的抑制作用愈加明显。马艳华等[25]以微晶纤维素为模型化合物，研究了AlCl3对其在高温液态水(HTLW>中的水解反应的影响。液相产品分析显示，AlCl3能够促进纤维素水解，降低水解反应温度，并在短时间内提高葡萄糖的收率。在T=260℃，P=5.2±0. 2MPa， t=1min，体系中加入0. 01% (质量百分浓度>的AlCl3可以将纤维素的转化率提高至73. 86%；葡萄糖的收率达到最大为47. 73%。同时，AlCl3的存在可以抑制葡萄糖的异构化反应及逆醇醛缩合反应，改变葡萄糖降解产物的分布。王琼等[26]将超低浓度马来酸应用于纤维素水解研究，对间歇条件下最优工况的产物和超低浓度硫酸水解纤维素产物与前人结果进行比较。实验在高温高压反应釜中进行，液固比为20:1，转速为500 r/min，反应压力为4 MPa，改变温度和酸浓度，多点采样。结果发现，超低马来酸催化滤纸纤维素水解产糖效果较好，糠醛类降解产物明显少于硫酸催化。与常规无机酸催化相比，马来酸水解可同时遵循拟糖苷酶催化与一般酸催化机理，并能通过自身特性有效抑制还原糖的降解，从而获得较高的糖收率。龙金星[27]等研究了复合离子液体中纤维素的催化分解，通过将酸性功能化离子液体与对纤维素具有溶解作用的离子液体进行复合，构建了一类新型的高效催化纤维素分解的体系，结果表明: 复合离子液体中纤维素的分解温度明显降低，溶于离子液体中的纤维素可被酸性离子液体原位催化分解。纤维素的分解温度受离子液体催化剂的酸性及纤维素在复合离子液体中的溶解度影响明显，酸性越强，溶解度越大，纤维素的分解温度越低。邢丽欣等[28]利用氯化锂/N, N-二甲基乙酰胺( LiCl/DMAc>溶剂体系在微波控制条件下对稻秆纤维素进行溶解预处理以提高纤维素酶解糖化效率。考察了微波时间和微波强度对产糖量及还原糖转化率的影响。结果表明，微波加热能够有效促进LiCl/DMAc对稻秆纤维素的溶解，与原生稻秆相比，经微波-LiCl/DMAc法溶解后再生纤维素出现明显解聚，热分解温度由290降至220。在微波功率为385W、加热溶解时间为7 min时，所得稻秆纤维素还原糖转化率由30.90%上升至98.67%。 3、其他纤维素功能化产品 以纤维素为基质的功能材料，已广泛用作高吸水材料、各种医用材料、离子吸附与交换材料、生物功能材料等，并有望制备出具有光、电、磁等性能的纤维素功能材料。 王江南等[29]采用静电纺丝法制备多孔醋酸纤维素 细纤维膜于80℃真空干燥12h。静电纺丝制备的多孔CA 超细纤维，随着混合溶剂丙酮/二氯甲烷 4、前景及展望 时至今日，对纤维素的研究已经取得了丰硕的成果，如各种纤维素非水溶剂的发现，提供了纤维素均相衍生化的新途径，为开发高功能纤维素衍生物创造了良机；然而，纤维素资源目前大部分未能被有效利用。因此深入研究纤维素结构与性能的关系，寻找纤维素的新来源，如何进一步高效地分离出纤维素；从分子水平上研究控制合成纤维素衍生物、再生纤维素以及纤维素晶体的物理化学结构，从而获得特殊性能的功能精细化工产品；开展人工合成纤维素，研究细菌纤维素及其功能特性，寻找植物合成纤维素的机制；研究开拓纤维素在新技术、新材料和新能源中的应用，是今后发展的方向[34]。 参考文献： [1]唐爱民,梁文芷.纤维素的功能化[J].中国造纸,2000(4>:1-8 [2]杨淑蕙.植物纤维化学[M].北京:中国轻工业出版社,2007 [3]杨扬,康燕,蔡志楠.纤维素接枝反应的研究进展[J].纤维素科学与技术,2009,17(3>:53-58 [4]张智峰.纤维素改性研究进展[J].化工进展,2018,29(8>:1493-1501 [5]张景强,李清春,吴晗.纤维素硫酸酯化修饰的研究[J].广州化工,2018,38(12>:116-119 [6]BertotiA.R, LuporiniS, EsperidiaoMCA. 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王怀芳,朱平,张传杰. 氢氧化钠/尿素/硫脲溶剂体系对纤维素溶解性能研究[J]. 合成纤维. 200 8(07) ?[2] 王海云,朱永年,储富祥,蔡智慧. 溶解纤维素的溶剂体系研究进展[J]. 生物质化学工程. 2006(0 3) 中国图书全文数据库 共找到 2 条 ?[1] 许冬生编.纤维素衍生物[M]. 化学工业出版社, 2001 ?[2] 北京造纸研究所编.造纸工业化学分析[M]. 轻工业出版社, 1979 国际期刊数据库 共找到 4 条 四种再生纤维的概述及鉴定方式 再生纤维具有优良的吸湿性、穿着舒适性，是纺织服装业最理想、最有开 发潜力的纺织原料。 再生纤维概述： 1.Tencel纤维 Tencel纤维是以针叶树为主的木浆、水和溶剂氧化胺混合，加热至完全溶解，在溶解过程中不会产生任何衍生物和化学作用，经除杂而直接纺丝，其分子结构是简单的碳水化合物。Tencel纤维在泥土中能完全分解，对环境无污染;另外，生产中所使用的氧化胺溶剂对人体完全无害，几乎完全能回收，可反复使用，生产中原料浆粕所含的纤维素分子不起化学变化，无副产物，无废弃物排出厂外，是环保或绿色纤维。该纤维织物具有良好的吸湿性、舒适性、悬垂性和硬挺度且染色性好，加之又能与棉、毛、麻、腈、涤等混纺，可以环锭纺、气流纺、包芯纺，纺成各种棉型和毛型纱、包芯纱等。 2.Modal纤维 Modal纤维是一种全新的纤维素纤维，Modal纤维的原料来自于大自然的木材，使用后可以自然降解。由于这类纤维是采用天然纤维素为原料，具有生物将解性，并且在纤维生产过程中不产生类似粘胶县委的严重污染环境问题，是21世纪的新型环保纤维。Modal纤维价格是Tencel纤维的一半，系第二代再生纤维素纤维。Modal纤维可与多种纤维混纺、交织，发挥各自纤维的特点，达 到更佳的服用效果。Modal纤维面料吸湿性能、透气性能优于纯棉织物，其手 感柔软，悬垂性好，穿着舒适，色泽光亮，是一种天然的丝光面料。 3.大豆蛋白纤维 大豆蛋白纤维是以出油后的大豆废粕为原料，运用生物工程技术，将豆粕中的球蛋白提纯，并通过助剂、生物酶的作用，使提纯的球蛋白改变空间结构，再添加羟基和氨基等高聚物，配制成一定浓度的蛋白纺丝液，用湿法纺丝工艺纺成。豆粕是油脂车间的副产品，在我国资源十分吩咐，属废物综合利用，资源取之不尽，用之不竭。大豆蛋白纤维可称为新世纪的“绿色纤维”。由于大豆蛋白纤维外层基本上是蛋白质，与人体皮肤亲和性好，且含有多种人体所必须的氨基酸，具有良好的保健作用。在大豆蛋白纤维纺丝工艺中加入定量的有杀菌消炎作用的中草药与蛋白质侧链以化学键相结合，药效显著且持 再生纤维具有优良的吸湿性、穿着舒适性，是纺织服装业最理想、最有开发潜力的纺织原料。 再生纤维概述： 1.Tencel纤维 Tencel纤维是以针叶树为主的木浆、水和溶剂氧化胺混合，加热至完全溶解，在溶解过程中不会产生任何衍生物和化学作用，经除杂而直接纺丝，其分子结构是简单的碳水化合物。Tencel纤维在泥土中能完全分解，对环境无污染；另外，生产中所使用的氧化胺溶剂对人体完全无害，几乎完全能回收，可反复使用，生产中原料浆粕所含的纤维素分子不起化学变化，无副产物，无废弃物排出厂外，是环保或绿色纤维。该纤维织物具有良好的吸湿性、舒适性、悬垂性和硬挺度且染色性好，加之又能与棉、毛、麻、腈、涤等混纺，可以环锭纺、气流纺、包芯纺，纺成各种棉型和毛型纱、包芯纱等。 2.Modal纤维 Modal纤维是一种全新的纤维素纤维，Modal纤维的原料来自于大自然的木材，使用后可以自然降解。由于这类纤维是采用天然纤维素为原料，具有生物将解性，并且在纤维生产过程中不产生类似粘胶县委的严重污染环境问题，是21世纪的新型环保纤维。Modal纤维价格是Tencel纤维的一半，系第二代再生纤维素纤维。Modal纤维可与多种纤维混纺、交织，发挥各自纤维的特点，达到更佳的服用效果。Modal纤维面料吸湿性能、透气性能优于纯棉织物，其手感柔软，悬垂性好，穿着舒适，色泽光亮，是一种天然的丝光面料。 3.大豆蛋白纤维 大豆蛋白纤维是以出油后的大豆废粕为原料，运用生物工程技术，将豆粕中的球蛋白提纯，并通过助剂、生物酶的作用，使提纯的球蛋白改变空间结构，再添加羟基和氨基等高聚物，配制成一定浓度的蛋白纺丝液，用湿法纺丝工艺纺成。豆粕是油脂车间的副产品，在我国资源十分吩咐，属废物综合利用，资源取之不尽，用之不竭。大豆蛋白纤维可称为新世纪的“绿色纤维”。由于大豆蛋白纤维外层基本上是蛋白质，与人体皮肤亲和性好，且含有多种人体所必须的氨基酸，具有良好的保健作用。在大豆蛋白纤维纺丝工艺中加入定量的有杀菌消炎作用的中草药与蛋白质侧链以化学键相结合，药效显著且持久，避免了棉制品用后整理方法开发的功能性产品，其药效难以持续的缺点。大豆蛋白纤维织物手感柔软、光滑，具有良好的吸湿透气性，有真丝般的光泽，抗皱性优于真丝，尺寸稳定性好。 4.竹纤维 竹纤维是继大豆蛋白纤维之后我国自行开发研制并产业化的新型再生纤维素纤维，竹纤维分竹素纤维和竹原纤维。竹素纤维是以毛竹为原料，在竹浆中加入功能性助剂，经湿法纺丝加工而成。竹原纤维是将毛竹经天然生物制剂处理后所制取的纤维。作为纺丝原料的竹浆粕，来源于速成的鲜竹，资源十分丰富。其废弃物土埋、焚烧不会造成环境污染，属于环保型纤维，满足绿色消费的需求。竹纤维是性能与粘胶纤维相类似，竹纤维织物具有良好的吸湿、透气性，其悬垂性和染色性能也比较好，有蚕丝般的光泽和手感，且具有抗菌、防臭、防紫外线功能 6种纤维素的作用及来源 维生素Ａ 维生素A：保护眼睛和全身上皮组织间接抵抗各种疾病的感染。缺乏时会造成夜盲、干眼症、角膜软化甚至穿孔、失明以及免疫力低下。维生素A来源于鱼肝油，胡萝卜，动物的肝、肾、乳类、蛋黄，有色蔬菜（南瓜、鸡毛菜、克莱、芥菜、紫菜等）及黄色水果（杏、柿等）。 维生素D 维生素D：可以促进钙、磷的吸收和骨骼正常的生长。缺乏时会患佝楼病。维生素D来源于鱼肝油、肝和蛋，以及日光照射裸露的皮肤在体内形成。 维生素E 维生素E利用它的抗氧化性质来防止心脏病。并且它增进了循环，有助于防止血凝。维生素E也能抵抗某种癌症，延缓衰老，预防白内障。而且对免疫系统正常发挥它的功能也有帮助作用。不过它也可以帮助伤口愈合。成年人的维生素E缺乏症可以通过下述症状来鉴别：过早衰老，肌肉虚弱，走路困难，容易被传染，伤口愈合能力差，容易疲劳。维生素E缺乏涉及到的疾病主要是红血球被破坏、肌肉的变性、贫血症、生殖机能障碍。尽管维生素E是一种脂肪可溶的维生素，并且储存在人体内，但是维生素E是最安全的维生素，而且毒性很小。维生素E的主要食物来源包括麦芽、大豆、植物油、坚果类、芽甘蓝、绿叶蔬菜、菠菜、有添加营养素的面粉、全麦、未精制的谷类制品、蛋。维生素E的建议每日摄入量是400-800IU，而且最好是通过α-维生素E获取。 维生素B1 维生素B1：可以预防神经炎及脚气病等，调节碳水化合物代谢，帮助消化，促进生长发育。缺乏时会引起食欲不振、健忘、不安、易怒、患脚气病，甚至出现惊厥昏迷，心力衰竭。维生素Bl来源于米糠、麦就豆类、花生等。 维生素B2 维生素B2：功用是促进细胞组织氧化，防止皮肤干燥和口、眼症状。缺乏时会发生口角炎、眼炎、舌炎。维生素B2来源于肝、蛋、乳、绿叶蔬菜。 维生素C 维生素C：调节生理机能，促进铁的吸收，提高对传染病及其他疾病的抵抗力。缺乏时会出现坏血病、骨骼生长及造血机能发生障碍，引起生长迟缓。维生素C来源于新鲜水果（以柚、橙。猕猴桃、山植含量高）和新鲜蔬菜（番茄、青椒含量高）。 水和食物纤维的作用 羟丙基甲基纤维素 [摘要] 羟丙基甲基纤维素是一种国内紧缺的高科技精细化工产品,广泛应用于许多工业领域和日常生活之中。在我国,这类产品的生产技术和应用开发还处于起步阶段。因此,掌握最新生产技术,并对其应用技术和市场开发提出设想就显得尤为重要。 [关键词] 羟丙基甲基纤维素;工艺技术;应用开发 羟丙基甲基纤维素是一种国内紧缺的高科技精细化工产品,是各类纤维素中用途最广、性能最优的一个品种。由于该产品具有优良的增稠、乳化、保护胶体、保持水分等性能,应用于医药制剂的薄膜包衣、缓释剂和黏合剂、石油化工、建筑、陶瓷、纺织、食品、日化、合成树脂、医药、涂料和电子等工业中。。在发达国家,HPMC 广泛应用于各个工业领域和日常生活之中,被称为“工业味精”,已经成为一种不可或缺的化学助剂。 1 产品概况 纤维素醚是一类重要的水溶性高分子化合物,是以天然纤维素经过碱化、醚化反应而生成的一系列产品的总称。纤维素醚分为离子型和非离子型两类产品,离子型产品主要是羧甲基纤维素(CMC) ,非离子型产品包括甲基纤维素(MC) 、羟丙基甲基纤维素(HPMC) 、乙基纤维素( EC) 、羟乙基纤维素(HEC) 等。 羟丙基甲基纤维素是纤维素经碱化、醚化、中和及洗涤等工艺过程得到的非离子型纤维素烷基羟烷基混合醚。HPMC属水溶性非离子型纤维素醚,是甲基纤维素(MC) 中部分甲氧基被羟丙氧基置换时得到的产物。其化学结构见图1 : HPMC 为白色粉末,无味,无臭,无毒,在人体内完全无变化而排出体外。该品易溶于水,但不溶于热水。水溶液为无色透明粘稠物。作为一种性能优良的非离子型纤维素混合醚，HPMC与CMC、MC、HEC、CMHEC、HEMC、HBMC等纤维素醚一样，具有优良的增稠、乳化、成膜、分散、保护胶体、保持水分、粘合、耐酸碱,抗酶等性能, 溶于水，还能溶于70%以下的乙醇、丙酮中，具有黏合、增稠和成膜性能。 毕业论文开题报告 高分子材料与工程 功能化纤维素纤维的制备 一、选题的背景和意义 现今世界, 石油、天然气资源的有限储存量以及它们的生产对地球和人类及生态环境的影响日趋严重,促使以天然资源为原料的高分子材料得以大力发展。其中, 尤以纤维素、纤维素衍生物和木质纤维素的功能材料的研究与开发, 最引起世界各国的兴趣和关注, 这主要是由于这一天然资源价廉易得, 既可收获又能再生, 且具有生物可降解特点。此外, 纤维素是一多羟基葡萄糖聚合物, 可以经由一系列的化学改性反应, 制取不同用途的功能材料。并且, 纤维素可以粉状、片状膜、纤维以及溶液等不同形式出现, 这便进一步提高了纤维素功能化之灵活性和功能材料应用的广泛性。 要获得功能材料, 必须进行功能设计。所谓功能设计, 就是赋予高分子材料以功能特性的科学方法。其主要途径有通过特殊加工改变纤维素的物理形态；通过分子设计包括结构设计和官能团设计是使高分子材料获得具有化学结构等特征性功能团；通过对材料进行各种表面处理等方法等（既化学方法、物理方法、表、界面化学修饰方法等）。纤维素纤维的功能化使纤维具有了抗菌、防紫外线、除臭、吸水、吸油和过滤等功能，具有功能化的纤维给人们的生活带来许多利益。 随着科技的进步和研究的深入，更多的具有特异功能的新型纤维素功能材料将得到开发和利用，纤维素功能材料在未来将发挥更大的作用。 二、研究目标与主要内容（含论文提纲） 功能化纤维素纤维的制备主要途径有化学方法、物理方法和表、界面化学修饰方法等。化学方法：通过分子设计包括结构设计和官能团设计是使高分子材料获得具有化学结构本征性功能团特征的主要方法。物理方法：通过特殊加工, 使纤维素的物理形态发生变化, 如薄膜化、球状化、微粉化等, 赋予纤维素新的性能。表面、界面化学修饰法：通过对材料进行各种表面处理以获得新功能。 本实验采用化学的方法在纤维素纤维上负载钴酞菁，使得纤维素纤维具有催化氧化功能，用于染料废水的处理，最终通过实验得出最优的负载路线。具体的思路与目标如 新型再生纤维素纤维 小组成员：翁密侬 41006010214 刘肖肖 41006010219 冯莹莹 41006010215 张玲玲 41006010217 张亚婷 41006010209 顾恬静 41006010206 新型再生纤维素纤维的发展前景 （一）资源前景 从长远看,合成纤维的原料石油是一次性资源,终会枯竭,因此,在这一背景下,发展纤维素纤维是解决纺织品原料的长远之计。自然界纤维年产量约1000亿吨,大约只有2.5%是通过再生途径制成纤维加以利用的。可见,纤维素资源十分丰富,而且加上纤维素是可再生的自然资源,具有可持续性、可循环性。因此,作为纺织品的原料,从资源供应量这一方面来说,再生纤维素纤维有着相当大的竞争力,发展前景十分可观。 （二）市场前景 自1960年以来,世界纤维消耗量的增长与人口增长呈并行发展趋势及对2020年世界人口和纤维消耗量增长的预测,2020年世界纤维的总消耗量为7000万吨,人均9.2kg。若再生纤维素纤维仍保持在目前的水平上,则棉纤维须从目前的1800万吨增加到3200万吨,而生产这些棉纤维所需资源(土地和水)几乎是无法到达的,而作为棉纤维代用品的再生纤维素的原料木材等将大幅增加。因此,大力发展再生纤维素纤维既是市场的需求,从资源方面来说又是可能的。另外,随着人们对舒适健康生活重视的提高,保健纺织品引起了消费者的极大关注。而后面介绍的四种新型再生纤维素纤维中,竹纤维和甲壳素纤维都有保健功能,竹纤维在生产过程中无虫蛀、无腐烂、无需使用任何农药,且因为竹子的天然抗菌性,使纤维在服用中不会对皮肤造成任何过敏性反应。甲壳素纤维具有抑菌、防臭、止痒等功能。可见,新型再生纤维素纤维有着相当大的市场潜力。 （三）绿色前景 当今,由于全球生态环境受到严重的破坏,环境污染日趋严重,环保议题已成为全人类共同关心的焦点,因此,在“我们只有一个地球”的口号下,消费者越来越多地考虑到产品对生态的影响,生产过程对环境的影响,天然资源的消耗及产品的可处理性等问题,从而,在人们思想意识中逐渐形成“绿色产品”、“绿色消费”、“绿色营销”等观念,且已形成一股国际潮流。据经济协作与开发组织(OECD)在OECD国家中作过的调查表明,大部分消费者愿意选购较高的环保产品。加拿大一项全国性民意调查中,有80%接受调查者表示,如果环保产品价格比一般产品价格高出10%左右,还是愿意购买环保产品。前面介绍的四种新型再生纤维素纤维都属于绿色纤维,在生产过程中不会对生态环境造成危害;纤维制 纤维素对人体的作用 姓名：陈钊学号：2010210101 班级：信息管理504班一、生理作用 纤维素的主要生理作用是吸附大量水分，增加粪便量，促进肠蠕动，加快粪便的、排泄，使致癌物质在肠道内的停留时间缩短，对肠道的不良刺激减少，从而可以预防肠癌发生。 二、膳食纤维 人类膳食中的纤维素主要含于蔬菜和粗加工的谷类中，虽然不能被消化吸收，但有促进肠道蠕动，利于粪便排出等功能。食纤维可提高胰岛素受体的敏感性，提高胰岛素的利用律；膳食纤维能包裹食物的糖分，使其逐渐被吸收，有平衡餐后血糖的作用，从而达到调节糖尿病患者的血糖水平，治疗糖尿病的作用。 三、预防和治疗冠心病 血清胆固醇含量的升高会导致冠心病。胆固醇和胆酸的排出与膳食纤维有着极为密切的关系。膳食纤维可与胆酸结合，而使胆酸迅速排出体外，同时膳食纤维与胆酸结合的结果，会促使胆固醇向胆酸转化，从而降低了胆固醇水平。 四、降压作用 膳食纤维能够吸附离子，与肠道中的钠离子、钾离子进行交换，从而降低血液中的钠钾比值，从而起到降血压的作用。 五、抗癌作用 自七十年代以来，膳食纤维在抗癌方面的研究报道日益增多，尤其是膳食纤维与消化道癌的关系。肠道中的有益菌能够利用膳食纤维产生丁酸，丁酸能抑制肿瘤细胞的生长增殖，诱导肿瘤细胞向正常细胞转化，并控制致癌基因的表达。 六、减肥治疗肥胖症 膳食纤维取代了食物中一部分营养成份的数量，而使食物总摄取量减少。膳食纤维促增加唾液和消化液的分泌，对胃起到了填充作用，同时吸水膨胀，能产生饱腹感而抑制进食欲望。膳食纤维与部分脂肪酸结合，这种结合使得当脂肪酸通过消化道时，不能被吸收，因此减少了对脂肪的吸收率。 七、治疗便秘 膳食纤维具有很强的持水性，其吸水率高达10倍。它吸水后使肠内容物体积增大， 一、题目 三、起止日期及进度安排 再生纤维素纤维行业“十三五”发展规划 ——中国化学纤维工业协会纤维素纤维分会 前言 再生纤维素纤维是采用富含纤维素的植物原料，经一系列的化学处理和机械加工而制的的纤维，主要品种包括粘胶纤维、醋酸纤维和铜氨纤维等传统再生纤维素纤维，以及以天丝为代表的新型溶剂法纤维素纤维等。 再生纤维素纤维是重要的纺织材料之一，具有很好的吸湿性、染色性和舒适性。在人们对产品可回收、可降解、对织物舒适性要求越来越高的条件下，其在纺织原料中凸现出越来越重要的作用，另外，其原料为可再生资源，是循环经济可持续发展的重要化学纤维产品。因此，再生纤维素纤维有着更为重要的意义和广泛的发展空间。 我国再生纤维素纤维工业的整体水平和竞争能力的发展将对世界再生纤维素纤维工业 产生重要影响。“当前纺织行业发展的新常态特征日益凸显，对于企业提出更高的调整转型的要求，企业发展压力和挑战将持续增加，但同时也隐含着外部发展的机遇和行业自身提升的动力”。在当前新常态下如何生存与发展是再生纤维素纤维行业“十三五”面临的迫切任务。 《再生纤维素纤维行业“十三五”发展规划》总结分析了我国再生纤维素纤维制造行业的发展现状及特点，存在主要问题和产业发展趋势，明确了“十三五”期间行业发展由“数量型”向“技术效益型”战略转变的指导思想，明确了发展目标和发展重点，提出了发展高新技术、功能性、差别化纤维的技术方向和主要任务。对贯彻落实《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》精神和《纺织工业“十三五”发展纲要》的具体要求，推动再生纤维素纤维行业的科技进步和自主创新，实现全面、协调和可持续发展，具有重要的指导作用。 一、“十二五”发展规划完成情况及特点 我国是世界最大的再生纤维素纤维生产国，主要生产粘胶纤维、醋酸纤维（用于烟草行业）、NMMO溶剂法纤维素纤维、低温尿素溶解纤维素纤维等。其主要产品是粘胶纤维，约占世界粘胶纤维总量近三分之二。原料采用进口木浆，进口棉短绒生产棉浆，国产木浆、棉浆、竹浆、纸改浆等品种，原料进口依存度约在60%左右。 “十二五”期间，纤维素纤维行业在大宗原料、纤维生产方面基本完成规划目标。在原料利用上发展较慢，木浆发展较快，许多大型纸浆生产企业都在转产溶解浆，溶解木浆产能已达150余万吨。棉浆生产由于资源受限，总量萎缩。竹、麻浆产量较低，秸秆利用进展缓慢。粘胶纤维工业在生产设备、工艺技术、产品质量、节能减排等方面都有了大幅度提高。高湿模量纤维、NMMO溶剂法纤维素纤维、低温尿素溶解纤维素纤维等也有了可喜的进步。 其特点是：企业规模不断增强、产量持续增长，产业集中度进一步加大、产业链配套有 纤维素醚的种类及作用机理 保水剂是改善干混砂浆保水性能的关键外加剂，也是决定干混砂浆材料成本的关键外加剂 之一,其主要来源是纤维素醚。 1.1羟丙基甲基纤维素醚 羟丙基甲基纤维素是碱纤维素与醚化剂在一定条件下反应生成一系列产物的总称。碱纤维 素被不同的醚化剂取代而得到不同的纤维素醚。按取代基的电离性能，纤维素醚可分为离 子型（如羧甲基纤维素）和非离子型（如甲基纤维素）两大类。按取代基的种类，纤维素 醚可分为单醚（如甲基纤维素）和混合醚（如羟丙基甲基纤维素）。按可溶解性不同，可 分为水溶性（如羟乙基纤维素）和有机溶剂溶解性（如乙基纤维素）等，干混砂浆主要用 水溶性纤维素，水溶性纤维素又分为速溶型和经过表面处理的延迟溶解型。 纤维素醚在砂浆中的作用机理如下： （1）砂浆内的纤维素醚在水中溶解后，由于表面活性作用保证了胶凝材料在体系中有效 地均匀分布，而纤维素醚作为一种保护胶体，“包裹”住固体颗粒，并在其外表面形成一 层 润滑膜，使砂浆体系更稳定，也提高了砂浆在搅拌过程的流动性和施工的滑爽性。 （2）纤维素醚溶液由于自身分子结构特点，使砂浆中的水份不易失去，并在较长的一段 时间内逐步释放，赋予砂浆良好的保水性和工作性。 1.1.1甲基纤维素（MC）分子式\[C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n\]x 将精制棉经碱处理后，以氯化甲烷作为醚化剂，经过一系列反应而制成纤维素醚。一般取 代度为1.6~2.0，取代度不同溶解性也有不同。属于非离子型纤维素醚。 （1）甲基纤维素可溶于冷水，热水溶解会遇到困难，其水溶液在pH=3~12范围内非常 稳定。与淀粉、胍尔胶等以及许多表面活性剂相容性较好。当温度达到凝胶化温度时，会 出 现凝胶现象。 （2）甲基纤维素的保水性取决于其添加量、粘度、颗粒细度及溶解速度。一般添加量大，细度小，粘度大，则保水率高。其中添加量对保水率影响最大，粘度的高低与保水率的 高低不成正比关系。溶解速度主要取决于纤维素颗粒表面改性程度和颗粒细度。在以上几 种纤维素醚中，甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素保水率较高。 （3）温度的变化会严重影响甲基纤维素的保水率。一般温度越高，保水性越差。如果砂 浆温度超过40℃，甲基纤维素的保水性会明显变差，严重影响砂浆的施工性。 （4）甲基纤维素对砂浆的施工性和粘着性有明显影响。这里的“粘着性”是指工人涂抹 工具与墙体基材之间感到的粘着力，即砂浆的剪切阻力。粘着性大，砂浆的剪切阻力大， 工 人在使用过程中所需要的力量也大，砂浆的施工性就差。在纤维素醚产品中甲基纤维素粘 着力处于中等水平。 1.1.2羟丙基甲基纤维素（HPMC）分子式为\[C6H7O2(OH)3-m- 第21卷第2期高分子材料科学与工程V o l.21,N o.2 2005年3月POL Y M ER M A T ER I AL S SC IEN CE AND EN G I N EER I N G M ar.2005功能化离子液体对纤维素的溶解性能研究Ξ 罗慧谋1,李毅群1,2,周长忍1 (1.暨南大学化学系,广东广州510632;2.中国科学院广州化学研究所纤维素化学重点实验室,广东广州510650) 摘要:功能化离子液体氯化12(22羟乙基)232甲基咪唑盐是纤维素的新型良溶剂,在70℃时微晶纤维素的溶解能力达到5%～7%。向离子液体纤维素溶液中加入去离子水可获得再生纤维素。用XRD,FT2I R 和T GA对再生纤维素进行了表征,I R和XRD数据表明,功能化离子液体是纤维素的直接溶剂,但T GA数据则表明再生纤维素的热稳定性有所降低,热失重残留物有所增加。对溶解机理进行了初步讨论。 关键词:功能化离子液体;纤维素;溶解 中图分类号:O631.1+1 文献标识码:A 文章编号:100027555(2005)022******* 在石油资源日益短缺的今天,充分利用丰富的纤维素资源发展纤维素工业具有深远的意义[1]。纤维素具有在大多数溶剂中不溶解的特点,因而,开发有效的直接溶解纤维素的溶剂体系是解决难题的关键。直接溶解纤维素可以最大限度地保留天然纤维素的特性。目前研究得较多的纤维素溶剂主要有铜氨溶液、N2甲基吗啉2N2氧化物(NMM O)溶剂体系等[2],这些溶剂或多或少存在着不稳定、有毒害、不易回收、价格昂贵等缺点。常见的离子液体通常由烷基吡啶或双烷基咪唑季铵阳离子与四氟硼酸根、六氟磷酸根、硝酸根、卤素等阴离子组成。离子液体具有强极性、不挥发、不氧化、对无机和有机化合物有良好的溶解性和对绝大部分试剂稳定等优良特性,被认为是代替易挥发化学溶剂的绿色溶剂[3,4]。最近,Sw atlo sk i等[5]发现氯化12丁基232甲基咪唑金翁盐([BM I M]C l)离子液体可溶解纤维素;任强等[6]发现离子液体氯化12烯丙基232甲基咪唑金翁盐([AM I M]C l)对纤维素具有较好的溶解性能。 本文合成了一种新型含羟基的功能化离子液体——氯化12(22羟乙基)232甲基咪唑盐([H e M I M]C l)(F ig.1),该功能化离子液体对纤维素有较好的溶解性。在相同的溶解条件下, [H e M I M]C l对纤维素的溶解性能优于文献报道的离子液体[BM I M]C l和[AM I M]C l 。 F ig.1 The structure of1-(2-hydroxylethyl)-3-methyl i m ida- zoliu m chlor ide 1 实验部分 1.1 主要仪器及试剂 溶解过程用XPT27偏光显微镜观察;红外光谱在B ruker Equ inox55上测定;核磁共振谱用B ruker AVAN CE300(300M H z)测定; XRD在M SAL2XD II上测定;热性能在N ET2 ZSCH T G209上测定。 所有试剂为市售分析纯或化学纯试剂,未作进一步纯化处理。 1.2 功能化离子液体氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐的合成 按文献[7]制备,并经1H2NM R确证。 Ξ收稿日期:2004202202;修订日期:2004206216 作者简介:罗慧谋(1979-),男,硕士生. 联系人:李毅群. 浅谈新型再生纤维素纤维的发展前景 刘长河 胡正春 王建坤 (天津工业大学纺织与服装学院,天津 300160) [摘 要] 本文介绍了新型再生纤维素纤维的性能和特点,从资源、市场、环保三方面分析了新型再生纤维素纤维的发展前景。 [关键词] 新型;再生纤维素纤维;前景 1 前 言 在20世纪70年代以前,作为再生纤维素纤维之一的粘胶纤维,曾是化学纤维生产的第一大品种。然而,随着合成纤维新品种的出现和发展,加上粘胶纤维的生产工艺流程长而复杂,能耗大,耗水量大,特别是严重污染环境,废气和污水的治理难度高、费用大,一些发达国家相继关闭了部分生产粘胶纤维的工厂。致使其世界产量在20年间下降约41%。 在这一背景下,天然纤维素纤维再次得到重视。自然界纤维素年产量1000亿吨,大约只有2.5%是通过再生途径制作成纤维等加以利用的。纤维素资源十分丰富,纤维素是可再生的自然资源,具有可持续性;纤维素具有环保性,可参与自然界的生态循环。作为纺织纤维,纤维素纤维具有优良的吸湿性、穿着舒适性,一直是纺织品和卫生用品的重要原料。所以,纤维素纤维是新世纪最理想,最有前途的纺织原料之一。近年来,出现M odal、Tencel等新一代再生纤维素纤维。随着新型再生纤维素纤维在生产中的大量应用,前景将非常看好。2 各种新型再生纤维素纤维 2.1 T encel纤维 天丝是我国的通俗称呼,它的学名叫Lyocell,商品名叫Tencel。它与粘胶纤维同属再生纤维素纤维,虽然粘胶纤维在19世纪90年代已经问世,并在化学纤维中占据着重要地位,但由于粘胶纤维的制造工艺严重污染环境,在人们强烈呼吁清洁生产、保护地球生态环境、减少污染的今天,如何克服污染环境的缺点呢?荷兰阿克苏?诺贝尔(Akzo Nobel)公司属于美国恩卡公司和德国的恩卡研究所与1980年研究成功用有机溶剂直接溶解纤维浆粕生产纤维素纤维的工艺方法,并取得了专利。1989年,布鲁塞尔国际人造及合成纤维标准局(BISFA)把由这类方法制造的纤维素纤维正式命名为“Ly ocell”。与此同时,英国考陶尔兹公司于20世纪80年代初开始研制T encel短纤维,在得到荷兰阿克苏?诺贝尔公司Ly ocell的许可证后,马上开始试生产,在实验工厂经过反复试验,成功地开发出一种对人体无害的氧化胺溶剂,其后又解决了生产中的一系列问题,最后成功地生产了T encel短纤。 天丝纤维的化学结构,基本与棉纤维,粘 2 目前国内的羟丙基甲基纤维素质量良莠不齐，价格相差悬殊，令客户难以作出正确的选择。同外公司的改性HPMC，是多年研究的成果，掺加微量物质可以改善施工性能，提高操作性，当然会影响一些其它性能，但是总体来说它是高效的；而国内厂家的HPMC大量掺加其它成分，唯一目的就是降低成本，造成产品的保水性、粘结性等性能大大降低，造成许多建筑质量问题。 一．纯净的HPMC与掺假的HPMC存在下列差异： 1．纯净HPMC目视状态蓬松，堆积密度较小，范围是：0.3-0.4g/ml；掺假的HPMC流动性更好，手感更加沉，与正品外观存在明显差异。 2．纯净HPMC水溶液澄清、透光率高，保水率≥97%；掺假的HPMC水溶液较混浊，保水率很难达到80%。 3．纯净HPMC不应该嗅到氨气、淀粉和醇类的味道；掺假的HPMC往往可以嗅到各类味道，即使无味，也会手感较沉。 4．纯净HPMC粉末在显微镜或放大镜下是纤维状；掺假的HPMC在显微镜或放大镜下可以观察到颗粒状固体或晶体。 二．20万难以逾越的高度？ 国内很多专家、学者发表论文认为，HPMC生产受国内的设备安密封性、浆液法工艺以及低压生产的制约，普通的企业无法生产20万粘度以上的产品。进入夏季甚至无法生产8万粘度以上的产品。他们认为，所谓的20万产品一定是假产品。 专家的论点不无道理，按照国内以前的生产状况，确实能得出以上结论。 提高HPMC粘度的关键是，反应器高度密封性和高压反应以及优质的原材料。高度密封性避免氧气对纤维素的降解，高压反应条件促进醚化剂向纤维素内部的渗透并保证产品的均匀性。 200000cps羟丙基甲基纤维素的基本指标： 2%水溶液粘度200000cps 产品纯度≥98% 甲氧基含量19-24% 半纤维素的提取及功能化应用 摘要：进入新世纪以后，全面可持续发展的科学发展观不断深入人心，为贯彻这一思想，可再生木质纤维素类生物质资源的开发和利用得到了人们的极大重视和关注。半纤维素是农林生物质的主要组分之一，含量仅次于纤维素，是地球上最丰富、最廉价的可再生资源之一。本文主要对半纤维素的提取及功能化应用进行综述。 关键词：生物质；半纤维素；功能化应用 Extraction and functional application of Hemicelluloses Abstract: After entering the new century, the comprehensive sustainable development of the concept of scientific development unceasingly thorough popular feeling, lignocelluloses biomass resources development and utilization of the people's great attention and concern to carry out the idea of renewable class. Hemicelluloses is a major component of forestry biomass, content, second only to cellulose is the most abundant on earth, one of the most cheap renewable resource. This article mainly summarized the extraction and functional application of hemicelluloses. Key Words: biomass ; hemicelluloses; functional applications 1.引言 植物体内通常含有纤维素、半纤维素、木质素、果胶和特种化合物。其中，半纤维素在自然界中的含量十分丰富，在木质纤维生物质中的含量占1/4 ～1/3，仅次于纤维素的含量，比木质素还高。长期以来纤维素和木质素的研究利用占据了人们的主导研究地位，近年来有关半纤维素的研究逐步得到了重视，特别是半纤维素的提取和改性技术的提高，使其在造纸、食品包装、生物医药等领域有着潜在的商业价值[1]。本文通过半纤维素的简介、提取方法及功能化应用三个方面进行详细阐述。 2．半纤维素的简介 半纤维素是植物细胞壁的主要组分之一，是由非葡萄糖单元组成的一类多糖的总称，约占细胞壁总重的20～35%。半纤维素与纤维素均一聚糖的直链结构不同，在参与细胞壁的构建中形成的种类很多，多为支链结构，结构复杂，且化学结构随植物种类不同呈现较大差异。 半纤维素主要由大量的非晶戊糖和己糖组成[2]，既有均一聚糖也有非均一聚糖。根据一级结构，半纤维素可分为甘露聚糖、木聚糖、半乳聚糖、木葡聚糖和阿拉伯聚糖[3]。下图是半纤维素的主要结构单元。 学号:4111200059 泰山医学院毕业设计（论文） 题目：羟丙基甲基纤维素的发展现状 与应用前景 院（部）系化工学院 所学专业化学工程与工艺 年级、班级2011级本科2班 完成人姓名靳宗霞 指导教师姓名 专业技术职称吴秀勇副教授 2015年6 月10日 论文原创性保证书 我保证所提交的论文都是自己独立完成，如有抄袭、剽窃、雷同等现象，愿承担相应后果，接受学校的处理。 专业： 班级： 签名： 年月日 泰山医学院本科毕业设计（论文） 摘要 羟丙基甲基纤维素，也叫做羟丙甲纤维素、纤维素羟丙基甲基醚，是选用高度纯净的棉纤维素作为原料，在碱性条件下经专门醚化而制得的。 羟丙甲基纤维素的最主要用途体现在建筑业、陶瓷制造业、涂料业、油墨印刷、塑料、医药等行业，这一产品还广泛用于皮革、纸制品业、果蔬保鲜和纺织业等。 本文通过对羟丙甲基的合成方法、溶解方法、测定方法的介绍来阐述羟丙甲基纤维素，再通过对羟丙甲基的用途以及发展现状来介绍其应用前景。 关键词：羟丙甲基纤维素；用途；发展现状；应用前景 泰山医学院本科毕业设计（论文） Abstract Hydroxypropyl methyl cellulose, also known as hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose ether，Is highly pure cotton cellulose as raw materials, under the condition of alkaline specially made by etherification. Reflected in the main purpose of hydroxypropyl methyl cellulose due to construction, ceramic manufacturing, printing ink, plastics, pHarmaceutical and other industries, the product is widely used in leather, paper products, fresh-keeping, and textile industry etc. This article through to the synthesis of hydroxypropyl methyl, dissolving method, the measuring method is introduced to illustrate the hydroxypropyl methyl cellulose, again through the use of hydroxypropyl methyl and development present situation to introduce its application prospect. Keyword: Hydroxypropyl methyl cellulose, Use, Current situation of the development, Application prospect 陕西科技大学研究生考试试卷 考试科目纤维素化学 专业制浆造纸工程 年级造纸研10级 考生姓名周彤 考生类别日校生 纤维素功能化研究进展及其前景 周彤1001017 摘要：本文总结了纤维素功能化的最新进展，介绍了纤维素功能化新产品并对今后对纤维素的研究利用做出了展望。 关键词：纤维素功能化；纤维素新产品；展望 纤维素是无水葡萄糖残基通过β-1、4苷键连接的立体规整性高分子，是自然界中最为丰富的可再生资源，每年由光合作用可产生几百亿吨。近年来随着石油、煤炭储量的下降，纤维素这种可再生资源的重要性日益显著，尤其是在环境污染问题日益突出的今天，迫使人们把注意力重新集中到纤维素这一具有生物可降解性、环境协调性的可再生资源上来。纤维素大分子易于参与化学改性反应，因此可以制备各种用途的功能材料，例如高吸水材料、贵重金属吸取材料、医疗卫生用材料等。同时纤维素可以以粉状、片状、膜以及溶液等不同形式出现，进一步提高了纤维素功能化的灵活性和应用的广泛性[1]。 1、纤维素的改性 纤维素大分子每个基环均具有三个醇羟基，可以发生氧化。酯化、醚化、接枝共聚等反应；两个末端基性质各异，在一端的葡萄糖基第1个碳原子上存在1个苷羟基，当葡萄糖环结构变成开链式，次羟基即转变成为醛基而具有还原性，而另一端，在末端基的第4个碳原子上存在仲醇羟基，它不具有还原性[2]。纤维素化学改性主要依靠与纤维素羟基有关的反应来完成。例如酯化反应将纤维素的羟基转变为酯基，氢键减少或消失分子间相互作用减弱，纤维素成为热塑性的纤维素酯；醚化反应将纤维素转变为纤维素醚，具有较高的机械强度和柔韧性，可用于制造塑料、薄膜、清漆和胶黏剂等。利用纤维素的羟基作为接枝点，将聚合物连接到纤维素骨架上，称为纤维素的接枝反应。依据接枝聚合物的结构、性质、相对分子质量的不同，可赋予纤维素多种性能和用途[3]。 1.1纤维素酯 纤维素酯又可分为纤维素无机酸酯和有机酸酯。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。纤维素有机酸酯是指纤维素分于链中的羟基与有机酸、酸酐或酰卤反应的生成物。主要有纤维素的甲酸酯、乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、乙酸丁酸酯、高级脂肪酸酯、芳香酸酯和二元酸酯等，此外还有各种纤维素混合酯，如醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、醋酸琥珀酸纤维素和醋酸邻苯二甲酸纤维素等[4]。 羟丙基甲基纤维素醚（HPMC） 羟丙基甲基纤维素醚(HPMC) 产品简介: 本品选用高度纯净的棉纤维素作为原料，在碱性条件下经专门醚化而制得，全 过程在自动化监控下完成，不含任何动物器官和油脂等活性成分。它们是一种无嗅，无味无毒的白色粉末，在冷水中溶胀成澄清或微浑浊的胶体溶液。具有增稠，粘合，分散，乳化，成膜，悬浮，吸附，凝胶，表面活性，保持水分和保护胶体等特性。本品能溶于冷水，形成透明的粘稠溶液。 产品说明: 1. 外观:白色或类白色粉末。 2. 颗粒度:100目通过率大于98.5%;80目通过率大于100%。 3. 炭化温度:280-300?。 4. 视密度:0.25-0.070g/cm3.(通常在0.5g/g/cm3左右)，比重1.26-1.31。 5. 变色温度:190-200?。 -56dyn/cm. 6. 表面张力:2%水溶液为42 7. 溶于水及部分有机溶剂，如适当比例的乙醇/水、丙醇/水等。水溶液具有 表面活性。透 明度高，性能稳定，不同规格的产品凝胶温度不同，溶解度随粘度而变化，粘 度愈低， 溶解度愈大，不同规格HPMC其性能有一定差异，HPMC在水中的溶解不受PH值 影响。 8. HPMC随甲氧基含量减少，凝胶点升高，水溶解度下降，表面活性也下降。 9. HPMC具有增稠能力，低灰份、PH稳定性、保水性、优良的成膜性、以及 广泛的耐酶性、 分散性和粘结性等特点。 产品应用: 本品为工业级HPMC，主要用途为聚氯乙烯生产中作分散剂，系悬浮聚合制备PVC主要助剂。另外，在其它石油化工、建材、除漆剂、农业化学品、油墨、纺织印染、陶瓷、造纸、化妆品等产品生产中作增稠剂、稳定剂、乳化剂、赋形剂、保水剂、成膜剂等。在合成树脂方面的应用，可便获得的产品具有颗粒规整、疏松、视比重适租，加工性能优良等特点，从而基本上取代了明胶和聚乙烯醇作分散剂。另外在建筑工业施工过程中，主要用于砌墙、灰泥粉饰，嵌缝等机械化施工;特别在装饰施工中，用作粘磁砖，大理石，塑料装饰，粘贴强度高，可以减少水泥用量。用于涂料行业中作增稠剂，可使涂层光亮经腻，不脱粉，改善流平性能等。用于粉刷石膏、粘结石膏、嵌缝石膏、耐水腻子中可显著提高其保水性，粘结强度等。纤维素的选择性氧化及发展趋势
四种再生纤维的概述
再生纤维概述
6种纤维素的作用及来源要点
羟丙基甲基纤维素
功能化纤维素纤维的制备【开题报告】
新型再生纤维素纤维
纤维素对人体的作用
纤维素共价固定功能化酞菁【任务+翻译+开题+综述+正文】
任务书 纤维素共价固定功能化酞菁
二、主要内容和基本要求（指明本课题要解决的主要问题和大体上可从哪几
个方面去研究和论述该主要问题的具体要求）
主要目标和任务：金属酞菁衍生物由于其特殊的结构而具有优良的催化氧化性 能，广泛运用于各行各业。本实验首先合成酞菁化合物，再制备纤维素薄膜，然后 采用直接将金属酞菁衍生物负载到纤维素上的方法，制备得到一种金属酞菁负载纤 维催化剂。本文采用微波消解-火焰原子吸收光谱法测定酞菁衍生物中的金属元素的 含量，从而根据金属元素的含量换算出金属酞菁在纤维素纤维上的负载量。
主要内容包括： （1）合成外环有氨基官能团的金属酞菁化合物 （2）以乙酸纤维素原料制备薄膜，通过水解得到纤维素薄膜，并对其进行氧化 处理使其表面形成功能化基团。 （3）通过共价键的方式将酞菁固定于纤维素纤维表面，制备得到一种负载型的 催化剂。 （4）考察各反应条件对负载量的影响。
起止日期： 2010 年 11 月 8 日 至 2011 年 4 月 18 日
进度安排： 序号
时间
1 2010.11.08 至 2010.11.18
2 2010.11.21 至 2010.12.23
3 2011.12.26 至 2011.01.10
4 2011.01.10 至 2011.01.24
5 2011.02.19 至 2011.03.10
6 2011.03.15 至 2011.3.31
7 2011.04.15 至 2011.04.18
内容 文献的查阅与实验方案制定 完成开题报告、英文翻译和文献综述
合成四氨基金属酞菁 完成纤维素薄膜的制备与固定 完成反应温度和时间对固定量的影响 根据实验结果，完成论文初稿 修改毕业论文，最终完稿
四、推荐参考文献（理工科专业应在 5 篇以上，文科类专业应在 8 篇以上，其中外文文
献至少 2 篇。） 3. 沈永佳，酞菁的合成及应用[M]，北京：化学工业出版社，2000，2 第一版. 4. 姚玉元，陈文兴，吕素芳.催化纤维的制备及催化性能[J] .纺织学报，2007，28(4):5-7 5. 陈文兴，陈世良，吕慎水，等.负载型酞菁催化剂的制备及其光催化氧化苯酚[J].中国科学， 2007，50(3):379-384. 6. 殷焕顺.易溶性金属酞菁衍生物的合成及其性质研究:学位论文.湖南:湘潭大学，2004 [5] B. Kippelen, S. Yoo, J. A. Haddock, B. Domercq, S. Barlow,B. A. Minch, W. Xia, S. R. Marder and N. R. Armstrong,in Organic Photovoltaics: Mechanisms, Materials, and Devices,ed. S. sariciftic and S. Sun, CRC Press, Boca Raton, FL,2005. [6]F. Armand, H. Perez, S. Fouriaux, O. Araspin, J.-P. pradeau,C. G. Claessens, E. M. Maya, P. Va′quez and T. Torres, synth.Met., 1999, 102, 1476; Z. Wang, A.-M. Nygrd, M. J. Cook andD. A. Russell, Langmuir, 2004, 20, 5850.十三五规划(纤维素纤维)
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