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随着石油、煤等不可再生资源的日益枯竭，以可再生物质特别是废弃生物质为原料制备高附加值化工产品逐渐成为人们研究热点。我国是世界上甘蔗产量的第三大国，其中广西是我国种植和生产甘蔗糖的最大省份，近年来广西的甘蔗产量均占全国总产量的60%以上。甘蔗榨糖的副产物为甘蔗渣，由于甘蔗渣中含有大量的纤维素，因此充分利用可再生的甘蔗渣纤维素生产高附加值的纤维素衍生物不仅具有很高的学术价值，也有很大的经济效益和社会效益。本文研究了在非常规介质中利用蔗渣纤维素制备高附加值的材料，包括使用近临界水/CO2非常规介质制备出高纯度微晶纤维素，并以制备的微晶纤维素为原料，在新型绿色溶剂离子液体中一步清洁制备高附加值的纤维素有机酯，同时实现离子液体溶剂的循环利用。整个工艺过程高效、清洁，真正实现了从甘蔗渣纤维素到微晶纤维素再到纤维素酯的全过程绿色转化。主要研究成果如下：利用近临界水/CO2二元体系中具有较高H+浓度、较低介电常数和粘度、较大扩散系数及较高温度的特性，本文以蔗渣纤维素为原料首次在近临界水/CO2中降解制备蔗渣微晶纤维素（SBMC），避免了传统酸水解工艺中污染较严重、反应时间长等缺陷，通过研究得到最佳工艺条件为：反应温度为200℃，反应时间为60min，液固比为40:1，反应初压力为2MPa。在此条件下，SBMC的聚合度为215。通过表征表明蔗渣纤维素在降解过程中仅仅发生苷键的断裂，没有发生晶型的改变。所得的SBMC呈现短棒状结构，分子量分布较传统工艺均一，结晶度为74%，最初分解温度为308.3℃，粒径140目以上占87.2%，体积密度和拍实密度分别为0.32g/cm3和0.42g/cm3。以烯丙基氯和N-甲基咪唑为原料，制备出1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（AmimCl）离子液体。所得的AmimCl离子液体具有良好热稳定性及流动性，初始分解温度为270℃，粘度和密度分别为1179mPa·s和1.1438g/cm3。同时，所制备的微晶纤维素在离子液体中能够直接快速的溶解，在80℃、1h内形成完全均匀的溶液，远优于纤维素在离子液体中的溶解效果。这是由于微晶纤维素较纤维素聚合度低，分子量分布更均一，更易溶解。以自制的蔗渣微晶纤维素为原料，在无催化剂加入条件下，在AmimCl离子液体中一步制备出醋酸纤维素（CA，取代度为0.712.92）、醋酸丙酸纤维素（CAP，丙酰基含量为24.447.7%，乙酰基含量为1.710.3%）和醋酸丁酸纤维素（CAB，丁酰基含量为27.552.8%，乙酰基含量为1.79.7%）三种纤维素酯类产品。研究发现，均合成了指定结构的纤维素酯产品，酰基取代首先发生在C6位；醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素和醋酸丁酸纤维素初始分解温度随酰基碳链的延长而降低，分别为353℃、346℃和341℃；结晶度分别为37.0%、33.9%和47.5%；特性粘度随纤维素酯分子量增大分别以1.00mL·g-1、3.00mL·g-1和5.00mL·g-1呈递增趋势；三种酯分别在二甲基亚砜、丙酮、丁酮等溶剂中具有良好的溶解性能。为更好控制反应条件，掌握离子液体中微晶纤维素酯化反应规律，研究了微晶纤维素在离子液体中均相酯化反应动力学。研究发现，纤维素在离子液体中均相乙酸酐酯化和混酐酯化均为1级反应，乙酸酐酯化反应的活化能为17.70kJ·mol-1，酯化反应的反应速率表达式为Rg=3.15×10-2e-17700/RT[MCC]1.0[Anhydl]0.04(mol·L-1·s-1)；混酐酯化反应的活化能为20.30kJ·mol-1，酯化反应的反应速率表达式为Rg=9.94×10-2e-20370/RT[MCC]1.0[Anhydl]0.039[Butyryl]0.038(mol·L-1·s-1)。鉴于分子蒸馏是依靠不同物质分子逸出后的平均自由程的差别来实现物质的分离，具有分离程度高、温度低等特点，本文采用分子蒸馏技术，对微晶纤维素发生酯化反应后离子液体进行回收并循环利用。研究发现，纤维素乙酸酐酯化反应后离子液体回收的最佳工艺条件为：进料速率2mL/min、蒸馏温度95℃、刮膜转速413rpm、蒸馏压力0.1Torr；微晶纤维素混酐酯化反应后离子液体废液分子蒸馏的最佳工艺条件为：进料速率2mL/min、蒸馏温度110℃、刮膜转速413rpm、蒸馏压力0.1Torr。得到5次回收-循环利用所得离子液体（RIL）的含量都在99.5%以上，而且与新鲜离子液体（FIL）相比，外观、结构等同新鲜离子液体（FIL）相差不大；同时，得到在相同条件下，利用回收的离子液体循环制备的醋酸纤维素及醋酸丁酸纤维素与新鲜离子液体所得产品相比较，外观、粘度、取代度、结构等性质都十分相近。