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随着世界经济的快速发展,对石油等化石资源的需求不断增加,石油基材料面临着原材料短缺和环境污染等问题,因此寻找绿色环保可再生的生物质能源和生物质基材料显得尤为迫切。半纤维素作为木质纤维生物质中含量仅次于纤维素的重要组分,具有廉价易得、安全和可再生等优点,是一种绿色环保的可再生资源。但是由于半纤维素是一种由多种单糖单元组成的杂多糖,其结构复杂、聚合度（DP）低、溶解性差,因此在工业中的利用率较低。在本论文的研究中,利用交联反应、酯化反应、氧化反应和还原胺化反应对半纤维素进行改性,改善了半纤维素的两亲性能,初步研究了半纤维素及其衍生物作为精细化学品如涂布胶黏剂和乳化剂的应用潜力,避免了半纤维素作为材料力学性能差的缺点,改善了半纤维素作为精细化学品的应用性能。这些研究不仅为半纤维素的工业应用提供了理论支持,也为木质纤维生物质的综合开发利用开辟了新的方向。（1）以戊二醛（GA）为交联剂,对木聚糖类半纤维素进行交联改性,得到了戊二醛交联改性木聚糖（GAX）。为了更好的表示反应的交联程度,在研究中使用交联指数（CI）代替取代度（DS）表示反应的交联程度。探讨了GA用量和反应体系木聚糖的浓度对CI的影响。在GA与木聚糖木糖单元（XU）摩尔比例为0.3,木聚糖浓度为0.25%时,得到了低CI的GAX样品（GAX-0.98）。通过对GAX的流变性能研究发现,随着CI的升高,GAX样品溶液的粘度不断增加,GAX-0.98溶液拥有与未改性木聚糖溶液相近的粘度。通过对GAX涂布性能的研究发现,随着CI的增加,GAX的膜性能下降。与高CI的GAX样品相比,低CI的GAX样品的膜拉伸强度提高了60%,涂布后纸张的拉伸强度提高了15%。将GAX-0.98与常用的纸张涂布胶黏剂聚乙烯醇（PVA）进行对比,GAX-0.98具有良好的涂布性能,具备代替PVA作为纸张涂布胶黏剂的潜力。（2）研究了长链烯基琥珀酸酐与木聚糖在水相中的酯化反应。考察了十二烯基丁二酸酐（DDSA）用量对DDSA改性木聚糖DS的影响。当DDSA与木糖单元摩尔比从0.05提高到3时,DDSA改性木聚糖的DS从0.014增加到0.168。考察了DS、pH以及碳链长度对长链烯基琥珀酸酐改性木聚糖乳化性能的影响。当DS从0.014增加到0.09时,随着DS的增加,DDSA改性木聚糖的乳化性能逐渐提高;当DS超过0.09时,DS对DDSA改性木聚糖的乳化性能的影响不明显。在pH=4.5时,DDSA改性木聚糖的乳化性能较差;在pH=6.5和8.5时,DDSA改性木聚糖保持了良好的乳化性能。在相同DS（0.09）条件下,当碳链长度从C8增加到C16时,乳液的粒径从2.15μm下降到0.75μm,zeta电位从-25.6 mV下降到-32.2 mV,乳化活性（EA）从0.443增加到0.914,同时乳液的稳定性也得到改善。当碳链长度超过C12时,长链烯基琥珀酸酐改性木聚糖的乳化性能变化不明显。通过对长链烯基琥珀酸酐改性木聚糖乳液性能的研究发现,长链烯基琥珀酸酐改性木聚糖具备代替天然和石油基乳化剂的潜力,但是需要将DS、pH和碳链长度控制在一个合适的范围内。（3）利用木糖酶对木聚糖进行酶解,得到了不同分子量的木聚糖样品（编号:A、B、C、D）。利用DDSA对A、B、C、D木聚糖样品进行酯化改性。得到了不同DS的DDSA改性木聚糖。考察了DS对DDSA改性木聚糖乳化性能的影响。随着DS的增加,DDSA改性木聚糖的乳化性能逐渐提高随后基本保持不变。研究了在相同DS条件下,分子量对DDSA改性木聚糖乳化性能的影响。研究发现,随着分子量的增加,乳液的粒径和zeta电位下降,EA提高,同时乳液的稳定性也明显改善。DDSA改性木聚糖乳液的稳定机理的解释如下:当DDSA改性木聚糖分子量较小时,其空间位阻效应较小,乳液的稳定性主要通过静电斥力效应维持;随着分子量的提高,DDSA改性木聚糖的空间位阻效应越来越大,乳液的稳定性则是通过不同分子量的空间位阻效应和静电斥力共同实现。（4）以DDSA为酯化剂,在二甲基亚砜（DMSO）均相体系中对木聚糖进行了均相酯化改性,制备了DS为0.0440.328的DDSA改性木聚糖。研究了DS对DDSA改性木聚糖乳化性能的影响,发现DS越大,DDSA改性木聚糖的乳化性能越好。对比了不同pH条件下DDSA改性木聚糖的乳化性能。在pH=4.5时,DDSA改性木聚糖的乳化性能较差,而pH=6.5和pH=8.5时DDSA改性木聚糖的乳化性能有所改善但他们的差距较小。同时发现当DS超过0.224时,pH对DDSA改性木聚糖乳化性能的影响较小。研究了不同反应溶剂体系对DDSA改性木聚糖乳化性能的影响。当DS=0.044±0.001时,在DMSO体系中制备的DDSA改性木聚糖所需的DDSA用量明显小于水相体系中所需的DDSA用量。在水相溶剂体系和DMSO溶剂体系制得的DDSA改性木聚糖的乳液粒径、zeta电位和EA分别为1.3μm、-25.9 mV、0.684和2.65μm、-15.6 mV、0.635,水相中制得的DDSA改性木聚糖的乳液稳定性更好。说明水相体系DDSA改性木聚糖的乳化性能优于DMSO体系中DDSA改性木聚糖的乳化性能。（5）利用NaIO4对木聚糖进行氧化,得到了不同醛基含量的双醛木聚糖（DAX）样品:DAX-1、DAX-2、DAX-3、DAX-4。利用辛胺、十二胺和十六胺对DAX-14样品进行还原胺化改性,选用在反应中不产生有毒副产物的2-甲基吡啶-N-甲硼烷（pic-BH3）作为还原剂。研究了还原胺化改性DAX的乳化性能。结果表明,随着醛基含量的提高,引入到木糖单元中长链烷基的数量的增加,还原胺化改性DAX的乳化性能逐渐提高。其中,与十二胺改性DAX-1相比,十二胺改性DAX-4乳液的粒径下降了80.21%,zeta电位下降了98.35%,EA提高了275.86%。当碳链长度从C8增加到C16时,还原胺化改性DAX的乳化性能得到了进一步的提升。当碳链长度超过C12后,提升碳链长度对提升乳化性能的影响不大。通过与石油基乳化剂Tween-20、Tween-60和Tween-80乳化性能的对比,发现还原胺化改性DAX具有比石油基乳化剂Tween系列乳化剂更好的乳化性能。可在诸多应用领域中代替部分石油基乳化剂。