一、纤维素的可及度与反应性
(一)纤维素的可及度:反应试剂抵达纤维素羟基的难易程度。
在多相反应中,纤维素的可及度受纤维素试样的结晶区和无定形区比率的影响。大部分试剂只能到达纤维素的无定形区,不能进入结晶区。无定形区比例越大,可及度越高。
润胀剂的分子大小、空间位阻等影响到可及度。小的、简单的以及不含支链的分子容易进入纤维素的链片间隙,并引起链片间氢键的破裂。相反,大的、并带有支链的分子则不易进入。
(二)纤维素的反应性:纤维素大分子基环上伯、仲羟基的反应能力。 纤维素大分子基环上伯、仲羟基的反应能力。
影响纤维素的反应性能和产品均一性的因素:
① 纤维素形态结构差异的影响:
来源和纯制方法的不同导致纤维素具有不同的形态结构,因而反应性能也不同。 初生壁对化学试剂的浸透、润胀和反应能力低于次生壁。
② 纤维素纤维超分子结构差异的影响:结晶区:氢键数量多,分子结合紧密,试剂不易进入,可及度低,反应性差。无定形区:氢键数量少,分子结合松散,试剂容易进入,可及度高,反应性好。
③ 纤维素基环上不同羟基的影响: 伯醇羟基空间位阻小,反应能力比仲醇羟基高。可逆反应主要发生在C6-OH,不可逆反应有利于C2-OH反应。因此,对于酯化反应,伯醇羟基的活性大于仲醇羟基。对于醚化反应,C2羟基的反应活性最高。
④ 聚合度及其分布的影响
DP高,反应性能低;DP低的,反应性能高。DP分布较窄的反应性能好,DP分布宽的反应性能差。
二、纤维素的多相反应与均相反应
1、多相反应的主要特点:
天然纤维素的高结晶性和难溶解性,决定了多数的化学反应都是在多相介质中进行的。
特点:纤维素的多相反应必须经历由表及里的逐层反应过程,尤其是纤维素的结晶区的反应。反应速率较低。
2、均相反应特点:
纤维素整个分子溶解于溶剂之中,分子间与分子内氢键均已断裂,纤维素大分子的伯、仲羟基都是可及的。不存在多相反应所遇到的试剂渗入纤维素的速度问题。反应速率高。
三、纤维素的酯化反应
纤维素的羟基与无机酸的酯化属于亲核取代反应,与有机酸的反应属于亲核加成反应。
(一)纤维素硝酸酯(硝化纤维素或硝酸纤维素)
理论上取代度可达3。实际上小于3。
(二)纤维素磺酸酯
(三)纤维素醋酸酯

