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随着工业化的快速发展,资源短缺与环境污染等问题日益凸显,寻找可再生资源已成为全世界关注的焦点。秸秆是一种广泛存在于农业废弃物中的可再生资源,来源十分丰富。利用废弃秸秆制备化学品不仅可以在一定程度上缓解资源短缺的问题,还能减少环境污染,符合可持续发展战略的要求。本文以价廉易得的稻秆为原料制备二醋酸纤维素(CDA),主要研究内容如下:采用先碱后酸的方法对稻秆进行处理并在稀盐酸中将稻秆粗纤维素进一步部分水解为微晶纤维素。首先利用甲苯/乙醇混合液对稻秆进行抽提脱除其中的蜡质及可溶性杂质,再依次采用稀碱/H2O2和稀酸溶液对稻秆进行预处理。研究了抽提时间、氢氧化钾浓度、酸处理时间以及稻秆粒径对稻秆纤维素提取的影响。采用红外光谱(IR)和X射线粉末衍射(XRD)对样品的结构进行了分析表征,并通过扫描电镜(SEM)观察样品形貌。结果表明,稀碱处理过程可脱除绝大多数的木质素和半纤维素,而少量的残余部分则通过稀酸处理过程得到进一步脱除。稻秆经过5 wt%KOH/H2O2溶液和pH值为3.5的乙酸溶液联合处理后,木质素和半纤维素的脱除率分别为95%和94%,粗产物中纤维素含量达87 wt%。将粗纤维素在6 wt%盐酸溶液中于70 oC下搅拌反应1 h,得到微晶纤维素,其中纤维素含量高达95 wt%。研究磷钨酸催化稻秆微晶纤维素乙酰化反应合成CDA,考察了磷钨酸强度及用量、反应时间和乙酸酐用量对产物取代度(DS值)和产率的影响。研究表明,在葡萄糖单元:磷钨酸:乙酸:乙酸酐=1:0.05:0.8:4(摩尔比),二氯甲烷中回流反应10 h的条件下,产物的DS值和产率分别达到2.24和53%。采用IR和XRD对微晶纤维素和醋酸纤维素的结构进行了表征,并借助核磁共振氢谱(1H NMR)计算醋酸纤维素的DS值,证实了产物CDA的生成。采用热重分析(TGA)和差示扫描量热分析(DSC)对微晶纤维素和醋酸纤维素进行了热分析,结果表明,与微晶纤维素相比,醋酸纤维素的热稳定性和热塑性增强,且热稳定和热塑性随着DS值的增大而增强。进一步考察了磺化Amberlyst 15在稻秆微晶纤维素乙酰化反应中的催化性能,并采用IR、XRD、TGA、DSC和SEM对新鲜及回收磺化催化剂Amberlyst 15进行了分析表征。结果表明,Amberlyst 15具有与磷钨酸相近的催化活性,且Amberlyst 15循环使用4次后仍能保持良好的催化活性;在葡萄糖单元:乙酸:乙酸酐=1:0.8:6(摩尔比),Amberlyst 15:葡萄糖单元=0.75(质量比),二氯甲烷中回流反应10 h的条件下,产物DS值和产率分别达到2.35和51%。