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纤维素作为地球上最丰富的天然资源之一,具有无毒、可再生与可降解、对环境友好等优点。相应的具有广阔应用前景的纤维素酯的研发也逐渐倍受重视,可部分代替基于石油产品的塑料。但天然纤维呈高结晶性超分子结构,且受木质素和半纤维素的屏蔽保护作用,限制了其酯化改性反应。因此,本文采用边机械活化边固相酯化反应的方法对甘蔗浆粕进行酯化改性,在反应过程中借助机械力的作用破坏其结晶结构,提高纤维素的化学反应活性。主要研究内容及结果如下:采用自制的搅拌球磨机对甘蔗浆粕进行机械活化处理。利用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、光电子能谱仪(XPS)、接触角测试仪以及微机差热天平等考察机械活化对甘蔗浆粕的表观形貌、结晶结构、分子基团、表面特性、聚合度和热稳定性等的影响。结果表明,在机械活化作用下甘蔗浆粕纤维内的氢键连接被打断,纤维束被分散、细化,结晶度降低,且机械活化时间由Omin增至120min时,X射线衍射结晶指数由75.82%降至41.56%,红外结晶指数由0.508降至0.298,纤维表面碳氧比由56.42增至74.19,热稳定性下降,接触角减小,说明机械活化作用可能强化纤维素与月桂酸的反应。随着活化时间的延长,甘蔗浆粕纤维素的结晶变体由纤维素Ⅰ型转化为纤维素Ⅱ型。以自制的搅拌球磨机为固相反应器,采用边机械活化边固相反应的方法制备月桂酸纤维素酯。以月桂酸纤维素酯的取代度为评价指标,考察反应温度、催化剂用量、反应物配比、助剂用量、反应时间等因素对固相酯化反应的影响,确定了适宜的合成工艺条件,结果如下:以10.00g甘蔗浆粕(酸预处理后的)为基准,酯化反应温度为45℃、催化剂用量为1:0.30(纤维素脱水葡萄糖苷单元与次亚磷酸钠的摩尔比)、反应物配比为1:4(纤维素脱水葡萄糖苷单元和月桂酸的摩尔比),助剂用量为1:3.20(纤维素脱水葡萄糖苷单元与氯化锌的摩尔比)、酯化反应时间为60min。在该条件下所制得的月桂酸纤维素酯的取代度为1.94。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、微机差热天平以及接触角测试仪等对月桂酸纤维素酯的颗粒形貌、分子基团、结晶结构、热稳定性、聚合度以及疏水性进行研究,结果表明:固相酯化反应后,甘蔗浆粕紧密且相对光滑的颗粒表面被侵蚀、破坏,形成许多空隙和孔洞;在红外光谱图中于1740cm-1出现了酯基的吸收峰,2852 cm-1出现了亚甲基C—H振动吸收峰,证实了固相酯化反应的发生及月桂酸纤维素酯的生成;由于脂肪族侧链结晶化作用,取代度为0.42、0.78、1.94的月桂酸纤维素酯的X射线衍射结晶指数分别为66.5、65.6、60.1%,呈纤维素Ⅰ型的结晶变体;其聚合度有所下降,热失重起始温度下降,热稳定性降低,且接触角增大,疏水性能增强。