编辑推荐：
传统制备醋酸纤维素（CA）的方法复杂、成本高且环境不友好。研究人员开展以醋酸钠（无毒金属盐）与离子液体耦合制备 CA 的研究。结果实现单步合成，且产物性能优异。该研究提供了可持续的制备方案。
在材料科学的广阔天地里，纤维素这位 “明星选手”，每年产量高达约 1.5×10
12吨，是地球上最丰富的天然生物质资源。它无毒、生物相容性好、热稳定性强还能生物降解，简直就是环保小卫士。要是能充分利用它，不仅能保护环境，还能减少对石油、煤炭和天然气等不可再生化石资源的依赖。
可纤维素也有 “小脾气”，它内部复杂的氢键网络，让它既不溶于水，也不溶于常见的有机溶剂，还没办法通过简单的熔化来加工，这可大大限制了它在各个领域的 “大展身手”。于是，科学家们想到了给纤维素 “变身”—— 对其进行衍生化处理，醋酸纤维素（Cellulose Acetate，CA）就是纤维素的一种超有价值的衍生物。它的应用范围极其广泛，从我们常见的香烟、纺织品，到制药领域、分离膜、塑料、过滤器和包装等，都有它的身影。
然而，传统制备醋酸纤维素的方法却问题重重。以往常用醋酸作反应介质、硫酸作催化剂，在非均相条件下利用过量醋酸酐进行乙酰化反应制备三醋酸纤维素，后续还得水解才能得到部分取代的醋酸纤维素。硫酸这一催化剂可不 “省心”，它不仅容易腐蚀设备、污染环境，在反应过程中还会降解纤维素链，产生一堆不想要的副产物。而且水解过程中的反应很复杂，很难控制取代基的分布，导致最终产品的性能参差不齐。
为了解决这些难题，研究人员一直在寻找更优的方法。常用的溶解纤维素的体系，像 LiCl/DMAC（氯化锂 / N，N - 二甲基乙酰胺）、tetrabutylammonium fluoride/dimethyl sulfoxide（TBAF/DMSO）、N - methylmorpholine - N - oxide（NMMO）base/urea 体系等，都存在高毒性、高成本、操作条件苛刻和回收困难等缺点，难以实现大规模工业化应用。这时，离子液体走进了科学家们的视野。离子液体是一种在室温下呈液态的有机熔盐，它具有不挥发、毒性小、溶解性好、化学和热稳定性优良等诸多优点。自 2002 年发现离子液体能溶解纤维素后，不少多糖都在离子液体中成功实现了乙酰化。
可即便如此，在离子液体中制备高取代度的醋酸纤维素，要么得用高毒性、腐蚀性的催化剂，比如吡啶或 4 - 二甲基氨基吡啶；要么就得用合成复杂又昂贵的催化离子液体。所以，找到一种更经济、高效、可持续，还能精准控制取代度的制备醋酸纤维素的方法迫在眉睫。
广西的研究人员勇挑重担，开展了相关研究。他们大胆假设醋酸钠能提高离子液体中纤维素乙酰化的效率，并进行了一系列实验验证。最终成功在离子液体中，以醋酸钠为催化剂，通过均相反应制备出了取代度（Degree of Substitution，DS）在 0.71 - 3.0 之间可控的醋酸纤维素。这一成果意义非凡，为醋酸纤维素的制备提供了一种环保、经济又高效的全新方案，论文发表在了《Carbohydrate Polymers》上。
研究人员在实验过程中，主要运用了以下关键技术方法：首先是合成技术，合成了 1 - butyl - 3 - methylimidazole chloride（BmimCl）离子液体；然后将经过预处理的棉花纤维素，在 BmimCl 离子液体中，以醋酸钠为催化剂，与醋酸酐进行反应制备醋酸纤维素；最后对制备得到的醋酸纤维素进行性能测试，包括机械性能、光学特性和水蒸气渗透性测试等。
下面来详细看看研究结果：
- 醋酸纤维素的合成：研究人员发现，仅用 BmimCl 时，在 100°C 下，纤维素与醋酸酐反应 2 小时，只能得到取代度为 2.14 的醋酸纤维素，反应效率较低。而当加入醋酸钠作为催化剂后，在相同条件下，成功制备出了取代度高达 2.95 的三醋酸纤维素。这表明醋酸钠能显著提高纤维素在离子液体中的乙酰化效率。并且，在不同的反应条件下，实现了醋酸纤维素取代度在 0.71 - 3.0 之间的调控。
- 醋酸纤维素薄膜的性能：通过该方法制备的醋酸纤维素薄膜性能十分出色。其透明度高达 95%，拉伸强度为 64.5 ± 1.9 MPa，水蒸气渗透率为 34.48 ± 1.47 g/m2h?1 。这些优异的性能让它具备了替代石油基塑料的巨大潜力。
研究结论和讨论部分进一步强调了此次研究的重要意义。研究人员成功开发出一种高效且环保的醋酸纤维素制备方法，验证了醋酸钠能在较宽温度范围内提高离子液体中纤维素乙酰化效率的假设。这种新方法不仅能精准控制醋酸纤维素的取代度，制备过程还绿色环保、成本低廉，有望推动醋酸纤维素在更多领域的广泛应用，为可持续发展提供有力支持。未来，或许还能基于此研究，开发出更多性能优异、环境友好的材料，让我们的生活更加绿色、美好。
