全纤维素纤维简单转化为潜在的生物塑料

《ChemistrySelect》：A Simple Conversion of Holocellulose Fibers into a Potential Bioplastic

本研究采用三氟乙酸酐酯化处理脱 lignin 的香蕉和亚麻纤维素，赋予其热塑性。分析表明酯化成功，显著降低结晶度，提升热稳定性，所得材料可反复加工，有望替代石化塑料。

　　

摘要

木质素是赋予木质纤维素材料热塑性特性的主要障碍之一。本研究采用三氟乙酸酐（TFAA）酯化方法对预先脱木质的香蕉纤维和亚麻纤维进行了处理。这种无需溶剂、在室温下进行的反应改变了天然纤维中的全纤维素结构，赋予其新的内在特性，并使其成为比未脱木质纤维更优越的生物塑料替代品。酯化后的亚麻全纤维素的醚化度（WPG）和酯含量（6.77至14.34 mmol/g）略高于酯化后的香蕉全纤维素（7.99至13.73 mmol/g）。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和碳质谱/核磁共振（CP/MAS 13C NMR）的化学分析证实，酯化反应成功进行：未改性全纤维素中的羟基被酯基和脂肪酸的烷基链取代。根据CP/MAS 13C NMR的结果评估，酯化后纤维素的结晶度显著降低。原本亲水、纤维状且易碎、受热后不可逆降解的全纤维素，在压榨处理后变得疏水、光滑且具有柔韧性。热分析（TGA和DSC）显示，当脂肪酸接枝到全纤维素上后，其热稳定性得到提升，并确定了材料的软化温度，从而证实了这些新材料的热塑性——它们可以在加热后冷却过程中无限次重塑。通过化学改性纤维获得的新内在特性为用生物基材料替代石油基塑料带来了广阔的应用前景。

图形摘要

经过脱木质处理的香蕉纤维和亚麻纤维被不同的脂肪烷基链酯化，使其具备热塑性，可通过热压制成半透明、柔韧的材料，适用于多种领域，如包装材料、建筑材料、包装行业乃至汽车工业。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。