CN105085688B - 水溶性纤维素的制备方法及由该方法制备的水溶性纤维素 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水溶性纤维素的制备方法，该方法以棉短绒浆板为原料，通过采用离子液体对其溶解，进而加入改性剂及催化剂进行化学改性，制备水溶性纤维素衍生物。本方法制备的水溶性纤维素衍生物具有溶解性能好及聚合度高的优点，在医药工程、食品领域以及纤维素功能材料方面具有广阔的应用前景；本制备方法工艺简单、操作方便、工艺条件容易控制，大大简化了生产工艺过程并降低成本；本方法是首次报道基于离子液体溶解体系制备水溶性纤维素。

Description

水溶性纤维素的制备方法及由该方法制备的水溶性纤维素

技术领域

本发明涉及一种制备水溶性纤维素衍生物的方法。

背景技术

纤维素作为树木及草类等生物质中主要的组成部分，是在自然界中储量最丰富的可再生天然高分子化合物，它具有可循环再生、生物相容性好、可生物降解、价格低廉、易于改性等诸多优点，被誉为是未来工业、能源等领域的主要原料之一。虽然，纤维素的工业利用已经进行了很长的一段时间，但是由于其高度结晶结构及不溶于一般溶剂，因此，纤维素的应用潜力并没有被开发出来。据统计，全球每年通过光合作用产生的纤维素资源多达1000亿吨，然而，每年新产生的纤维素资源中只有200万吨被利用生产，仅占纤维素年产量的0.002％。

纤维素是由β-1,4-D-糖苷键连接而成的线性高分子聚合物，不溶于水、稀碱、烯酸，其化学结构式为(C₆H₁₀O₅)_n。纤维素的化学结构式：

在植物原料中，棉纤维的纤维素含量最高，一般达到99％以上，除此之外，其他植物原料的韧皮形成层的纤维素含量大约都在35％-55％左右。据分子量测试结果显示，不同的纤维素的葡萄糖基个数不同，棉纤维的葡萄糖基个数大约在15300左右，其他木材纤维的葡萄糖基个数大约在8000-100000左右。不同的纤维原料的相对分子质量也从5000-2500000不等。

随着环境污染的加剧及石油等化石能源的日益减少，人类迫切需要寻求一种可再生、绿色环保资源来代替不可再生的化石燃料。因此，高效利用纤维素原料，将其转化为高值化燃料、精细化学品、新型的工业原料、药物、食品及饲料等是成为目前迫切的发展需求，也是未来工业发展的必然趋势。纤维素的高效利用及绿色转化，不仅实现了对生物质资源的合理利用，减少对化石资源的依赖，同时又做到了保护环境，这一充分利用对可持续发展具有重要的战略意义。

目前、世界包括美国、日本在内的各个国家正在探索研究，利用植物纤维素作为原料来生产新材料、高值化能源以及化工原料，以此来补充化石能源短缺造成的能源缺口。然而，为了满足纤维素高值化利用的性能需求，需要对纤维素进行化学改性来制备纤维素酯、醚等纤维素的衍生物。通过化学改性制得的纤维素衍生物具备许多优良的性质，如良好的溶解力、离子交换，高热稳定性等特点。同时，这些纤维素改性衍生物被广泛的应用于造纸、纺织、食品加工、污水处理、生物医药领域。然而，天然纤维素是由D-吡喃式葡萄糖基通过β-1,4糖苷键相互连接起来的线型高聚物，维素分子间及分子内具有很强的氢键作用，同时具有结构紧密的结晶区结构，极强的氢键和结晶区使纤维素大分子很难溶解在普通的溶剂中，这已成为制约纤维素资源化利用的瓶颈。近年来，离子液体作为一种新兴的绿色溶剂，其不仅具有无污染、不易挥发、难氧化、可反复多次循环使用等优点，而且对纤维素具有较好的溶解性，这使对纤维素的进一步高值化利用提供了可能。目前，在离子液体中合成纤维素衍生物已有报道，如Zhang等人在离子液体中合成了苯甲酸纤维素(Jinming Zhang,JinWu,Yan Cao,Shengmei Sang,Jun Zhang,Jiasong He.Synthesis of cellulosebenzoates under homogeneous conditions in an ionic liquid.Cellulose,2009,16:299-308)；等人以离子液体为溶解和反应体系，成功的合成了醋酸纤维素和对甲苯磺酰基纤维素(Mari ,Jari Kavakka,Alistair King,JohannaMajoinen.Tosylation and acylation of cellulose in 1-allyl-3-methylimidazoliumchloride.Cellulose,2008,15:481-488)。对于纤维素衍生物制备方法的报道有很多，但对于制备水溶性纤维素衍生物的报道却寥寥无几。

水溶性纤维素具备无毒、可降解、人体不吸收等优点，可广泛的应用于生物医药等领域。1993年Aust和Zugenmaier提出了水溶性的羟乙基纤维素和羟甲基纤维素的制备方法，此后有大量文献报道研究了该水溶性纤维素在各领域的应用。如公开号为US005451409A的美国专利申请公开了一种药物缓释剂的制备方法，该药物缓释剂包括羟丙基纤维素和羟乙基纤维素，该药物缓释剂能够转化为口服剂并提供有效的药物释放量。Mitchell等人利用辗压的方法将水溶性羟丙基纤维素分别与水不溶性药物萘普生、硝苯地平和卡马西平结合，以此来提高水不溶性药物的水溶性，实验结果表明，水不溶性药物经过与水溶性羟丙基纤维素结合其水溶性的到了明显的提高，更有利于人体的吸收。Yamada对采用化学嫁接的方法将水溶性羟丙基纤维素嫁接到水不溶性药物分子上，实验结果表明，水不溶性药物经过与水溶性羟丙基纤维素嫁接以后，其水溶性明显提高，经过临床试验证明其口服吸收性能得到了明显提高。对于水溶性纤维素的制备专利技术主要由美国和日本人掌控，同时，目前主要使用的羟乙基纤维素合成过程使用环氧乙烷，具有潜在爆炸的危险。

近几年来对水溶性纤维素的研究进展缓慢，虽然有相关报道研究关于水溶性羟丙基纤维素和羟乙基纤维素的应用，但由于其价格昂贵，制备工艺复杂等因素，近几年来相关研究甚少。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种新型、简单的水溶性纤维素衍生物的制备方法。本发明方法制备工艺简单易行，生产成本低，是一种新型的基于离子液体体系实现水溶性纤维素衍生物的制备方法。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种水溶性纤维素衍生物的制备方法，向纤维素溶液中加入改性剂后，在催化剂的作用下进行化学改性处理。

其中，所述纤维素选择植物棉短绒。

其中，所述纤维素溶液按照如下步骤制备而成，将棉短绒加入到离子液体中，搅拌溶解，即得。

特别是，所述离子液体选择1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐。

其中，所述离子液体优选为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐；所述棉短绒与离子液体的重量份配比为1:10-30，优选为1:20。

特别是，在温度为60-120℃的条件下，将棉短绒加入到离子液体中，溶解形成所述的棉短绒溶液。

尤其是，在搅拌条件下，将棉短绒加入到所述的离子液体中，搅拌、溶解形成所述的棉短绒溶液，其中，搅拌速度为100-200rpm。

特别是，搅拌、溶解的时间为20-30min；溶解温度优选为80℃。

特别是，所述纤维素溶液的质量百分比浓度为3-8％，优选为5％。

其中，所述改性剂二氯乙酰氯、一氯乙酰氯、乙酰氯，优选为二氯乙酰氯；催化剂为吡啶或三乙胺；优选为吡啶。

特别是，所述棉短绒与改性剂的摩尔分配比为1：2-5，优选为1:3；棉短绒质量与催化剂的体积之比为1:5-10，优选为1:10，即每1g棉短绒中加入催化剂的体积为5-10ml，或者每1kg棉短绒中加入催化剂5-10L。

其中，在温度为70-90℃的条件下进行所述化学改性处理。

特别是，所述化学改性处理的处理温度优选为75-85℃，进一步优选为80℃；所述化学改性处理时间为8-20h，优选为10-12h。

尤其是，在搅拌状态下进行所述的化学改性处理，其中搅拌速度为100-300rpm；优选为200rpm。

特别是，在搅拌状态下，向棉短绒溶液中加入所述化学改性剂，其中所述搅拌速度为100-300rpm。

尤其是，向每12ml所述棉短绒溶液中加入化学改性剂的速度为0.5-1.5ml/min，优选为1ml/min。

尤其是，向每12ml所述棉短绒溶液中加入催化剂的速度为0.5-1.5ml/min，优选为1ml/min。

特别是，搅拌时间为8-20h。

特别是，还包括将化学改性处理后的混合溶液中加入到无水乙醇中，进行再生处理，改性后的纤维素沉淀析出。

尤其是，还包括将再生处理后的沉淀用无水乙醇洗涤3-5次.

特别是，将无水乙醇洗涤后的改性纤维素沉淀用无水乙醇浸泡至少24h，去除残留的离子液体，进一步纯化改性纤维素衍生物。

本发明另一方面提供一种按照上述方法制备而成的水溶性纤维素衍生物。

本发明方法的优点如下：

1、本发明制备的水溶性纤维素衍生物溶解性能好、聚合度高、强度大，采用铜乙二胺粘度法测量该二氯乙酰氯改性纤维素的聚合度，其聚合度在650-700左右，在医药工程领域及生物基材料方面具有广泛的应用前景与优势。

2、本发明制备的水溶性纤维素水溶性好、溶解速度快、溶解率高、聚合度高，可以用于成膜剂、药物载体、食品添加剂等，在医药、食品、材料等领域都用非常重要的应用价值和重要的意义。

3、纤维素是自然界中储量最丰富的可再生高分子化合物，是树木、草类等生物质资源主要的组成部分，并且它具有生物相容性好及生物可降解性等优点，在精细化学品、新型的工业原料、药物、食品填加剂及饲料等领域都用非常重要的应用价值。但是由于纤维素分子内和分子间的氢键结合力及其晶型结构使得纤维素及其衍生物很难溶于水，限制了其应用范围，然而本发明制备的水溶性纤维素拓展了纤维素在医药、食品、材料等领域的应用范围，实现可再生纤维素资源的高效、绿色转化，不仅可减少石油化工带来的环境污染，同时实现了生物质资源的合理高效利用，对可持续发展具有重要的战略意义。

4、本发明中采用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐作为溶解体系，仅需0.5h即可达到完全溶解，并且提供纤维素化学改性均匀的反应介质，无需复杂昂贵的设备，能耗低。

5、本发明中纤维素的化学改性处理在均相体系中进行，反应效率高；本发明使用无水乙醇对改性后的混合物进行纯化处理，使得改性后的纤维素再生、沉淀出来，再生的改性纤维素杂质含量少，产物纯化及处理步骤减少，产物纯度高。

6、本发明制备水溶性纤维素衍生物的方法工艺简单、反应条件温和、工艺条件容易控制、方便易行、反应效率高、反应过程清洁，后处理简便，使用环境友好型溶剂易于回收，并可重复使用，是一种将可再生纤维素资源工业化利用的重要的新方法，极具市场竞争力，而且制备过程中不需要复杂昂贵的设备，生产成本低。

附图说明

图1为本发明实施例1-3纤维素衍生物合成流程图；

图2为本发明实施例1采用二氯乙酰氯进行改性的化学反应示意图；

图3为本发明对照例1、2分别采用醋酸酐、对甲苯磺酰氯进行改性的化学反应示意图；其中，C₂为对照例1制备的改性纤维素化学结构式；C₃为对照例2制备的改性纤维素化学结构式；

图4为本发明实施例1-3制备的改性纤维素的红外光谱图；其中，C₁为实施例1制备的改性纤维素的红外光谱图；C₂为对照例1制备的改性纤维素的红外光谱图；C₃为对照例2制备的改性纤维素的红外光谱图；

图5为本发明具体实施例1-3的原料纤维素、本发明实施例1-3制备的改性纤维素的X射线衍射光谱图；其中，C₀为原料纤维素的X射线衍射光谱图；C₁为实施例1制备的改性纤维素的X射线衍射光谱图；C₂为对照例1制备的改性纤维素的X射线衍射光谱图；C₃为对照例2制备的改性纤维素的X射线衍射光谱图；

图6为本发明实施例1制备的水溶性纤维素的核磁共振氢谱图；

图7为本发明实施例1制备的水溶性纤维素核磁共振碳谱图。

图8为本发明实施例1制备的水溶性纤维素的溶解过程偏光显微镜图。

具体实施方式

用下列非限定性实施例进一步说明实施方式及效果：

按照图1所述的纤维素衍生物合成流程图制备水溶性纤维素衍生物。本发明实施例采用的是棉短绒纤维素为原料，由山东银鹰股份有限公司提供，白度为87.2％ ISO，聚合度920。其它任何植物纤维素，如木材，竹子、草类等植物纤维素均适用于本发明。

实施例1

1、粉碎纤维浆板

将棉短绒纤维素板浆板(购自山东银鹰股份有限公司)置入高速打浆机中进行纤维素粉碎处理，一般是将纤维浆板粉碎到完全蓬松，不存在浆板块即可。制得蓬松的棉短绒纤维素，其中粉碎时间为3-5min。

蓬松的纤维浆板更有利于溶剂离子液体的浸入，进而有利于纤维素的溶解。

2、溶解处理

将蓬松的棉短绒纤维素(0.5g)、离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(10g)放入50mL的烧杯中，于80℃、常压下采用磁力搅拌器，进行搅拌处理，将棉短绒纤维素溶解，制得透明粘稠的纤维素-离子液体溶液，其中，纤维素与离子液体的重量配比为1:20，搅拌时间为30min，搅拌速度为150rpm。

本发明选用的醋酸盐离子液体对纤维素的溶解效果好，而且醋酸根离子结构稳定，与改性剂不发生任何的化学反应，可有效防止反应体系中离子液体与纤维素改性剂之间发生副反应，对改性反应造成不良影响。

3、改性处理

在搅拌状态下，保持纤维素-离子液体溶液的温度为80℃的条件下，向纤维素-离子液体溶液中缓慢的加入化学改性剂(二氯乙酰氯，1.5g)，纤维素与化学改性剂的摩尔配比为1:3，其中加入化学改性剂的速度为1ml/min，搅拌混合均匀；待化学改性剂加完之后缓慢加入催化剂(吡啶)5mL，其中加入催化剂的速度为1ml/min，纤维素质量与催化剂的体积之比为1:10，搅拌混合均匀；然后将烧杯置于恒温水浴锅内，在常压下，采用磁力搅拌器搅拌，进行纤维素的化学改性处理，其中改性处理温度为80℃，搅拌速度为150-300r/min，改性处理时间为12小时，得到改性处理混合物。

本发明中化学改性剂、催化剂均需要缓慢加入到纤维素-离子液体溶液中，由于纤维素溶解在离子液体中非常粘稠，只能缓慢的加入以保证加入的改性剂与纤维素充分混合，不会发生局部剧烈反应的现象。

4、分离处理

将改性处理混合物缓慢地倒入无水乙醇中，改性纤维素在非纤维素溶解体系(无水乙醇)中再生出来，接着进行过滤处理，将滤渣用无水乙醇冲洗3-5次，直至产物由黄色变为白色，然后将洗涤后的滤渣置于无水乙醇中进行浸泡处理，使残留的离子液体去除充分，其中，浸泡处理时间为48h。

5、干燥处理

将浸泡处理后的滤渣进行过滤，得到纤维素改性产物，接着向该产物中加入适量去离子水(使去离子水恰好浸没产物即可)，搅拌，使得纤维素改性产物溶解，制得改性纤维素水溶液，然后将改性纤维素水溶液放入冰箱，待溶液完全结冰后放入冷冻干燥机，进行冷冻干燥，制得改性纤维素冷冻粉C₁(即二氯乙酰氯改性纤维素)。

本实施例制得的二氯乙酰氯改性纤维素在水中有良好的溶解效果。

实施例2

1、粉碎纤维浆板

将棉短绒纤维素板浆板置入高速打浆机中进行纤维素粉碎处理，制得蓬松的棉短绒纤维素，其中粉碎时间为3-5min。

2、溶解处理

将蓬松的棉短绒纤维素(0.5g)、离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(15g)放入50mL的烧杯中，采用保鲜膜将烧杯口密封，于70℃、常压下采用磁力器，进行搅拌处理，将棉短绒纤维素溶解，制得透明粘稠的纤维素-离子液体溶液，其中，纤维素与离子液体的重量配比为1:30，搅拌时间为20min，搅拌速度为200rpm。

3、改性处理

在搅拌状态下，保持纤维素-离子液体溶液的温度为70℃的条件下，向纤维素-离子液体溶液中缓慢的加入化学改性剂(二氯乙酰氯，2.5g)，其中加入化学改性剂的速度为1.5ml/min，纤维素与化学改性剂的摩尔配比为1:5，搅拌混合均匀；待化学改性剂加完之后缓慢加入催化剂(吡啶)10mL，其中加入催化剂的速度为1.5ml/min，纤维素质量与催化剂的体积之比为1:20，搅拌混合均匀；然后将烧杯置于恒温水浴锅内，在常压下，采用磁力搅拌器搅拌，进行纤维素的化学改性处理，其中改性处理温度为70℃，搅拌速度为150r/min，改性处理时间为20小时，得到改性处理混合物。

4、分离处理

将改性处理混合物缓慢地倒入无水乙醇中，改性纤维素在非纤维素溶解体系(无水乙醇)中再生出来，接着进行过滤处理，将滤渣用无水乙醇冲洗3-5次，直至产物由黄色变为白色，然后将洗涤后的滤渣置于无水乙醇中进行浸泡处理，使残留的离子液体去除充分，其中，浸泡处理时间为56h。

5、干燥处理

将浸泡处理后的滤渣进行过滤，得到纤维素改性产物，接着向该产物中加入适量去离子水(使去离子水恰好浸没产物即可)，搅拌，使得纤维素改性产物溶解，制得改性纤维素水溶液，然后将改性纤维素水溶液放入冰箱，待溶液完全结冰后放入冷冻干燥机，进行冷冻干燥，制得改性纤维素冷冻粉C₁。

实施例3

1、粉碎纤维浆板

将棉短绒纤维素板浆板置入高速打浆机中进行纤维素粉碎处理，制得蓬松的棉短绒纤维素，其中粉碎时间为3-5min。

2、溶解处理

将蓬松的棉短绒纤维素(0.5g)、离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(5g)放入50mL的烧杯中，采用保鲜膜将烧杯口密封，于90℃、常压下采用磁力器，进行搅拌处理，将棉短绒纤维素溶解，制得透明粘稠的纤维素-离子液体溶液，其中，纤维素与离子液体的重量配比为1:10，搅拌时间为30min，搅拌速度为200rpm。

3、改性处理

在搅拌状态下，保持纤维素-离子液体溶液的温度为90℃的条件下，向纤维素-离子液体溶液中缓慢的加入化学改性剂(二氯乙酰氯，1.0g)，其中加入化学改性剂的速度为0.5ml/min，纤维素与化学改性剂的摩尔配比为1:2，搅拌混合均匀；待化学改性剂加完之后缓慢加入催化剂(吡啶)5mL，其中加入催化剂的速度为0.5ml/min，纤维素质量与催化剂的体积之比为1:10，搅拌混合均匀；然后将烧杯置于恒温水浴锅内，在常压下，采用磁力搅拌器搅拌，进行纤维素的化学改性处理，其中改性处理温度为90℃，搅拌速度为300r/min，改性处理时间为10小时，得到改性处理混合物。

4、分离处理

将改性处理混合物缓慢地倒入无水乙醇中，改性纤维素在非纤维素溶解体系(无水乙醇)中再生出来，接着进行过滤处理，将滤渣用无水乙醇冲洗3-5次，直至产物由黄色变为白色，然后将洗涤后的滤渣置于无水乙醇中进行浸泡处理，使残留的离子液体去除充分，其中，浸泡处理时间为36h。

5、干燥处理

将浸泡处理后的滤渣进行过滤，得到纤维素改性产物，接着向该产物中加入适量去离子水(使去离子水恰好浸没产物即可)，搅拌，使得纤维素改性产物溶解，制得改性纤维素水溶液，然后将改性纤维素水溶液放入冰箱，待溶液完全结冰后放入冷冻干燥机，进行冷冻干燥，制得改性纤维素冷冻粉C₁。

对照例1

纤维素化学改性处理过程中，除了化学改性剂采用醋酸酐(2.5ml)催化剂吡啶的用量为5ml，改性处理时间48h以外，其余均与实施例1相同。

本实施例制得的醋酸酐改性纤维素C₂，该产物在水中不溶解。

对照例2

纤维素化学改性处理过程中，除了化学改性剂采用对甲苯磺酰氯(1.9g)，催化剂吡啶的用量为5ml，改性时间48h以外，其余均与实施例1相同。

本实施例制得的对甲苯磺酰氯改性纤维素C₃，该产物在水中不溶解。

对照例3

纤维素化学改性步骤中，除了不加入任何化学改性试剂和催化剂外，其余均与实施例1相同。

本实施例制得的未改性纤维素C₀，该产物在水中不溶解。

试验例1 红外光谱检测

取本发明实施例1、对照例1-2制备的改性纤维素样品进行红外光谱检测。采用德国TENSOR27傅立叶变换红外光谱仪进行红外光谱检测，扫描范围是400-4000cm^-1，并且分辨率速率为2cm^-1。

本发明实施例1、对照例1、2制备的改性纤维素的红外光谱图见图4，由图4的检测结果表明：在3401cm^-1处为羟基吸收峰；在2912cm^-1处为甲基、亚甲基或次甲基吸收峰；在1153cm^-1处的吸收峰为纤维素中吡喃糖环骨架C-O-C的振动吸收峰；在898cm^-1处的吸收峰说明纤维素单元之间是以β糖苷键连接；在1732cm^-1处为酯基中C＝O伸缩振动的吸收峰；在1245cm^-1处为(O)C-O伸缩振动吸收峰，均说明纤维素经过化学改性以后，相应的取代集团，-COCHCl₂(实施例1)、-COCH₃(对照例1)、对甲苯磺酰基(对照例2)，按照反应流程图(图2和图3)的取代方式，被成功的以酯键的形式连接在了纤维素大分子上，表明本发明的纤维素改性成功。

试验例2 X射线衍射光谱检测

取本发明实施例1、对照例1-3的改性纤维素样品进行X射线衍射光谱检测，采用日本岛津公司的XRD-6000X射线衍射仪对纤维样品的晶型结构以及结晶度进行检测，扫描范围是5-40°，扫描速度为0.2° min^-1。

本发明实施例1、对照例1-3的改性纤维素样品的X射线衍射光谱图见图5，纤维素样品C₀的XRD谱图中在2θ＝20.2°处存在一个宽峰和在2θ＝12.8°处存在一个小宽峰，分别对应着纤维素(-110)和()，这说明未改性的纤维素样品C₀属于典型的纤维素II结构；纤维素样品C₁，C₂和C₃的XRD谱图中，在2θ＝12.8°处的吸收峰消失了，说明纤维素化学改性的过程中，纤维的晶型结构发生了改变，在纤维样品C₁的XRD谱图中，在2θ＝5°附近出现了明显的吸收峰，这是由于纤维素长分子链之间出现了横向的空间造成的。

试验例3 核磁共振测定

取本发明实施例1制备的二氯乙酰氯改性纤维素样品测定其¹H-NMR和¹³C-NMR谱图，采用德国布鲁克公司AV-III400M型号分光仪进行固体核磁检测。将改性的纤维素装在一个4mm的氧化锆转子中，测量采用CP脉冲程序，2ms的接触时间，2s推迟，扭转速率为5kHZ，测定结果如图6、7。

图6为实施例1制备的改性纤维素的¹H NMR(500MHz，D₂O，δppm)谱，其中在δ＝2.8-5.9ppm归属于纤维素骨架的质子峰；而1.4-2.2ppm强吸收峰属于甲基上的质子吸收峰；另外在δ＝4.75ppm处的吸收峰归属于乙基质子的吸收峰。

图7为实施例1中二氯乙酰氯改性纤维素样品在溶剂D₂O中测得的¹³C NMR谱图，其中在102.5ppm，78.4ppm，59.9ppm处的吸收峰分别归属于纤维素分子中C1，C4，C6的吸收峰，在74.9ppm，74.1ppm和73.0ppm处的重叠吸收峰分别归属于纤维素骨架上的C2，C3和C5的吸收峰。其中在δ＝59.9ppm处纤维素分子结构中C6的吸收峰由于受到了改性取代的影响，相对于未改性的纤维素此处的吸收峰向低场移动了大约2ppm。另外，¹³C NMR谱图中在174.0ppm和20.3ppm处出现了明显的吸收峰，这些吸收峰分别归属于羰基碳和亚甲基组在¹³C NMR谱图中的吸收峰，这些吸收峰的出现表明了二氯乙酰氯改性纤维素的反应成功的进行了，改性集团被成功的引入到纤维素大分子中并以酯键的方式连接在纤维素大分子上。另外，该核磁检测是以D₂O为溶解测定的¹H-NMR和¹³C-NMR谱图，良好的核磁吸收峰强度也表明了该二氯乙酰氯改性纤维素良好的水溶性。

试验例4 偏光显微镜

取本发明实施例1制备的二氯乙酰氯改性纤维素样品，采用日本奥林巴斯公司的BX51型偏光显微镜记录其在水中的溶解过程。

本发明制备的纤维素衍生物偏光显微镜光谱图见图8，图8a显示为纤维素样品未溶解的状态，样品形态完整、边缘很清晰，随着时间的进程，图8b为样品溶解30s的状态，可以看出样品开始溶解，样品的部分区域已经溶解不见。图8c为样品溶解60s的状态，由图中可以看出，样品大部分已经溶解不见，只残留了少量的样品在视野范围内，图8d为纤维样品溶解5min的状态，可以看出，在视野范围内样品已经完全溶解。

Claims (6)

1.一种水溶性纤维素的制备方法，其特征是：将纤维素棉短绒加入到离子液体中，搅拌溶解，制成纤维素溶液；接着向纤维素溶液中加入改性剂，然后在催化剂的作用下进行化学改性处理，其中，所述离子液体选择1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐；所述改性剂二氯乙酰氯；催化剂为吡啶或三乙胺；所述纤维素与改性剂的摩尔配比为1:2-5；纤维素质量与催化剂的体积之比为1:5-10。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是在温度为70-90℃的条件下进行所述化学改性处理。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征是所述化学改性处理时间为8-20h。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征是纤维素与离子液体的重量份配比为1:10-30。

5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征是还包括将化学改性处理后的混合溶液中加入到无水乙醇中，进行再生处理，改性后的纤维素沉淀析出。

6.一种水溶性纤维素，其特征是按照如权利要求1-5任一所述方法制备而成。