γ-戊內酯/水體系預處理竹屑制備L-CNF 的研究

摘要： 以廢竹屑為原料，利用γ-戊內酯（GVL） /水體系預處理結合溫和的均質處理，制備了含木質素的納米纖維素（L-CNF），并探究了反應溫度、反應時間、GVL與水的質量比等因素對竹屑纖維的理化性質和木質素含量的影響，并優化制備條件。結果表明，GVL/水體系預處理竹屑并未使纖維結構發生改變，纖維素的初級結晶結構仍保留，木質素含量降低。GVL/水體系預處理竹屑的最佳反應條件為反應溫度140 ℃、反應時間10 h、GVL和水質量比4∶1，在此條件下成功制備了具有納米尺寸（平均粒徑（15. 4±4） nm） 和較高紫外屏蔽性能（在UVA和UVB區段紫外屏蔽率均在90%以上） 的L-CNF。

關鍵詞：竹屑；γ-戊內酯；木質素；紫外屏蔽

中圖分類號：TS7 文獻標識碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 01. 001

納米纖維素以機械強度高、尺寸穩定性好、比表面積大、綠色環保、可生物降解和生物相容性好等特性，在光電、催化、包裝、生物醫藥等多個領域展現出廣闊的應用潛力[1-2]。近年來，從木材等可再生資源中提取含木質素的納米纖維素（L-CNF） 的方法受到了科研人員的重視。L-CNF 不僅保留了納米纖維素的優良特性，還結合了木質素的特點，如良好的抗紫外性、熱穩定性和抗氧化性等[3-4]，在許多領域均顯示出應用潛力，如作為生物基復合材料的增強劑、在食品包裝和生物醫藥領域作為功能性添加劑[5]，以及在能源領域作為生物燃料的前體物質等。然而，木質素的存在也帶來一些挑戰，材料的加工過程和產品性能可能會由于引入雜質和不穩定因素而受到影響，如木質素含量過高可能會增加機械處理和均質處理過程能耗，且會使L-CNF的尺寸較大、不均勻[6]。因此，在實際應用中，需要根據特定的用途，對L-CNF的制備和改性進行優化。