漆酶-TEMPO氧化制备纳米纤维素水凝胶

文献综述

1. 纤维素

1.1 天然纤维素的化学结构

天然纤维素的基本化学结构示于图1-1,纤维素大分子链的以beta;-(1→4)糖苷键相联接的beta;-D-吡喃葡萄糖单元向外展开，相邻两个单元环之间，一个环中糖基单元的氧原子与相邻环上C-3位羟基的氢原子之间能形成氢键键合力（图1-2）。这些氢键键合力的存在会阻碍两环之间糖苷键联接处的自由转动，不仅增强了纤维素分子链的线性完整性和刚性，而且使分子链紧密排列成高顺序的结晶区^[1]。此外，纤维素也存在着分子链疏松堆砌的无定形结构。纤维素的基本单元为原纤丝（cellulose elementary fibril），它是由约36 条纤维素分子链通过氢键结合在一起，横截面约为3.5 nmtimes;3.5 nm，长度约为30 nm。原纤丝组成微纤丝（cellulose microfibre），微纤丝的直径为10-20 nm，长度由几百纳米到几微米。微纤丝构成了纤维，纤维再和其他物质，如木素、半纤维素等共同形成了植物。

图1-1 天然纤维素的化学结构

图1-2 天然纤维素的分子内氢键网络结构

1.2 纤维素的来源和利用

植物纤维素主要来源于木材。利用化学方法将木材中的非纤维素成分去掉，即可获得纤维素，这些纤维素大多以纤维的形态存在。通常，木材中的纤维素含量在50%左右。非木材原料也是纤维素的重要来源之一，包括草类（亦称禾本科，如麦草、稻草、竹子）、韧皮类（麻类、桑皮、构皮、檀皮等）、种毛类（棉花）等。草类植物种类多，数量大，一般纤维素含量在50%左右，接近木材；但由于该类植物纤维素分子及其纤维的不均一性，利用价值远不如木材。韧皮类主要是利用植物的皮作为纤维素材料，这部分原料数量相对有限，主要用作纺织纤维和高档造纸纤维原料，其纤维含量为40%-80%。棉花是棉属种子植物种子的表皮毛，是重要的植物纤维素资源。棉花的纤维素含量高达95%以上，是自然界中纯度最高的纤维素纤维，常用作纺织原料。棉短绒是棉花种子表面残留的短绒，可制成溶解浆，作为人造纤维素和纤维素衍生物的原料。棉短绒也是高档的造纸纤维原料^[2]。

1. 纳米纤维素

2.1 纳米纤维素的特点