综上可见，在结构上我们可以将纤维素分为三个层次，分别为：纤维素长链，即由多个 葡萄糖基聚合而成的高分子的空间分布，如折叠链或伸直链；纤维素聚集态结构（超分子层）， 指纤维素分子间的彼此排列情况，主要包括结晶结构、取向态结构（分子链和微晶取向）和 原纤结构等；最后是形态结构，尺度比超分子结构更大的一些单元的特征，如纤维断面的结 构、形态，纤维中的空洞、裂隙的大小分布等[12]。

1。2。2 纤维素的物理性质

纯净的纤维素是一种无色无味的固体[13]，在自然界中通常和木质素、半纤维素共同组成 植物纤维，常温下不溶于水和普通有机溶剂。但在纤维素的无定形区中，未形成氢键的游离 羟基极性很强。当纤维素处于潮湿环境中时，易于吸附环境中水分子，并与水分子间形成氢 键，发生吸湿现象。这时纤维素会发生润胀，纤维素固体变软、体积变大但表面看上去依然 比较均匀，而且分子间的内聚力减少并有热效应产生。纤维素的润胀按润胀剂到达的位置可 细分为非结晶区间润胀和结晶区内润胀。润胀剂只到达无定型区和结晶区表面的称为非结晶 区润胀，它并不会改变纤维素的 X-射线衍射图。而结晶区润胀指润胀剂渗透到纤维素结晶区 内部，会出现新的晶格并产生新的 X-射线衍射图。纤维素的润胀度随润胀剂浓度的变化是一 种开口向下抛物线形，它先随着润胀剂浓度的增大而增大，到达极大点后反而会缓慢降低。 温度对纤维素的润胀有一种抑制作用，当温度升高时纤维素的润胀作用反而降低。此外润胀 剂的极性对其润胀能力的影响很大，润胀剂的极性越大润胀能力也越大。碱溶液中的金属离 子进入结晶区更为有利，因为它们会在溶液中形成“水合离子”。碱金属离子半径愈小润胀能 力愈大，如 LiOH>NaOH>KOH>RbOH>CsOH。除碱外，还有磷酸、水、极性有机溶剂等常见的润胀剂。

纤维素的溶解主要通过两步进行，首先溶剂分子快速运动并扩散进入溶质中使纤维素发 生润胀，然后当纤维素出现无限润胀时即发生溶解现象。纤维素在溶剂中溶解实际上是由纤 维素和液体中的组分形成一种加成产物，而不是真的纤维素溶液。这是因为纤维素的分子量 大，内聚力较大，扩散能力差，在体系中运动比较困难，不能及时在溶剂中分散[14]。纤维素 溶剂可分为非水相体系、衍生化体系、非衍生化水相体系三类，常见的有 NaOH/CS2、NaOH/ 尿素和铜氨溶液等。来,自,优.尔:论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

1。2。3 纤维素的化学性质

纤维素本身含有羟基、糖醛酸基等极性基团，当纤维素在水中时其表面是带负电的。因 此，往往会引起一些正电荷在离纤维表面由近而远有一浓度分布。当在给纸浆纤维染色时， 可用碱性染料直接染色，因为带正电的碱性染料粒子可以被吸附在纤维上。如果用酸性染料 染色，则不能被纤维吸附，因为其粒子在水中带负电。但可以使用明矾等媒染剂改变纤维表 面的电性后，再使用酸性染料给纤维素染色。

可以将纤维素的化学反应总体上分为两大类：（1）与羟基有关的化学反应；它们非常容 易转化成其它化学基团，并得到性能差异很大的产物。其中主要包括酰化反应、醚化反应、 酯化反应以及接枝共聚反应等。我们可以根据不同的需求改变纤维素的性质，得到不同的纤 维素衍生产物。（2）纤维素分子链的降解反应；包括酸性降解、酶降解、碱性降解和剥皮反 应、纤维素的还原反应和氧化降解等。主要涉及的化学键和官能团有葡萄糖单体间的糖苷键 和纤维素的还原性末端等。下面将会在第三节详细地介绍纤维素降解反应的研究状况。