纳米纤维素硅烷化改性及其疏水疏油性能研究文献综述

 2022-07-23 15:37:24

文献综述

2.1 天然纤维素资源

2.1.1 纤维素的结构

纤维素是由beta;-D-葡萄糖基通过1，4-苷键连接而成的线形高分子化合物，依据来源不同，其聚合度一般在1000到30000之间，分子链结构式如图2-1所示。

图2-1 纤维素的分子链结构

Fig1.1 The chemical structure of cellulose

从纤维素的分子结构看出，纤维素中2，3，6位的碳原子上存在大量的羟基，这使得纤维素具有去较强的化学活性，可与某些化学物质发生酯化，氧化，醚化，接枝交联等化学反应[22-24]。另一方面，大量羟基的存在会导致纤维素分子链分子链内部和分子间产生大量的氢键，而这些氢键会使分子链线形完整性和刚性得到提高，强度和力学性能变得优异，纤维素分子结晶区更加紧密，形成清晰的X射线衍射图。除此之外，纤维素分子链中也有疏松堆砌的无定形区，这形成了纤维素大分子结晶区和无定形区逐渐过渡的两相结构[25]，而不同纤维素分子之间也会通过氢键相互作用形成聚集态，进而形成了纤维素分子的超分子结构[26]。纤维素的结晶度和结晶结构对纤维素物理性能和化学活性起着决定作用，目前已经确定的纤维素晶体结构有五种，分别为天然纤维素Ⅰ，人造纤维素Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ和纤维素Ⅴ[27, 28]，这五种不同的结晶变体有着各自的晶胞结构，但在特定的条件下可以互相转换[29]。

2.2.2 纤维素的应用

纤维素作为一种天然的生物资源，目前最主要的作用是用于造纸，和纺织。造纸工业的产品是国民生活中的必需品，并且在短时间类，很难有可以替代纤维素生产纸张的材料，因此纸浆造纸将是纤维素原料的主要用途，通过化学或机械的方法，使植物原料中的纤维素和木质素分离，并解离成相对分散的植物纤维，再进一步制成纸张，满足人们的生活需要。在纺织行业中，可以利用纤维素纯度较高的植物原料如棉花，亚麻等加工成线再用于纺织或者直接作为衣物的填充物用于保暖。，根据纤维素的化学特性，也可以对其进行酯化[30]，醚化[31]，接枝改性[32, 33]等来获得纤维素衍生物，制备纤维素功能性材料[34, 35]，如纤维素基水凝胶，纤维素基气凝胶，纤维素基纤维，纤维素基膜等，这些物质将依据其自身特性被广泛的用于食品医药，日化，航空材料，水质净化等不同领域中。

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