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[交流] 关于纤维素及其衍生物的各种应用，你了解多少？

关于纤维素

图片来源：北京市纤维素及其衍生材料工程技术研究中心
纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖，大量的存在于绿色植物和海洋生物中，是自然界中分布最广、储量最大的天然高分子材料，具有生物相容性好、可再生和可生物降解等优势。通过光合作用，植物每年可合成的纤维素有数亿万吨。
纤维素应用前景
传统纤维素由于其自身物理化学性质限制了其广泛使用，而天然高分子材料纤维素经过加工改性具有不同功能特性，能满足各行业不同需要，纤维素功能材料的功能化利用，已经成为天然高分子材料的发展趋势和研究热点。
纤维素衍生物是以纤维素高分子中的羟基与化学试剂发生酯化或醚化反应后的生成物。按照反应生成物的结构特点可以将纤维素衍生物分为纤维素醚和纤维素酯以及纤维素醚酯三大类。

图片来源：北京市纤维素及其衍生材料工程技术研究中心
1. 纤维素醚
纤维素醚是碱纤维素与醚化剂在一定条件下反应生成的一系列纤维素衍生物的总称。纤维素醚种类繁多、应用领域宽广、生产量大、研究价值高的一种纤维素衍生物，其用途涉及工业、农业、日用化工、环境保护、航空航天及国防等诸多领域。
实际商品化应用的纤维素醚类有：甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素等。
2. 纤维素酯
纤维素酯被广泛用于国防、化工、生物、医药、建筑甚至航空航天领域。
实际商品化应用的纤维素酯类有：纤维素硝酸酯、纤维素乙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯和纤维素黄酸酯。
3. 纤维素醚酯
纤维素醚酯为酯醚混合衍生物。
应用领域
1. 医药领域
纤维素醚、酯衍生物, 医药上广泛用于增稠、赋形、缓释、控释、成膜等目的。
2. 涂料领域
纤维素酯在涂料应用领域具有非常重要的作用。纤维素酯用于粘结剂、改性树脂或预成膜材料使涂料具备许多优异性能。
3. 膜技术领域
纤维素及衍生物材料拥有产量大、性能稳定、可循环再利用等优势，通过层层自组装、相转化法、静电纺丝技术等手段可制备分离性能优良的膜材料，在膜技术领域中受到广泛应用。
4. 建筑领域
纤维素醚具有高的热可逆凝胶强度，因此可作为建筑组分中的添加剂，如水泥基瓷砖胶黏剂添加剂。
5. 航空航天领域、新能源汽车与高端电子器件
航空航天、新能源汽车与高端电子器件等可以用纤维素基功能光电材料。
纤维素应用中存在问题及解决方案
目前，纤维素还有一些固有的缺点，由于自身聚集态结构的特点，纤维素不能熔融，也很难溶解于常规溶剂，这极大地限制了纤维素材料的开发与利用。例如在普通溶剂中的溶解性差、缺乏热塑性、高亲水性和缺乏抗菌性等特点。
因此，设计、构建新型纤维素衍生材料是纤维素高效利用的基础，而开发清洁高效的纤维素溶解技术是实现纤维素高效利用的重要途径与保障。

参考内容：北京市纤维素及其衍生材料工程技术研究中心官网信息

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