纤维素是自然界中分布最广、含量最多的天然高分子,自然界每年通过光合作用合成的纤维素达到2000亿t,占植物界碳含量的50%以上,是地球上取之不尽用之不竭的可再生资源。纤维素硫酸酯是由纤维素分子上的羟基与硫酰基结合的产物,中和形成的纤维素硫酸酯盐性质稳定,具有良好的成膜性能及粘结性能,纤维素硫酸酯还能与1-3价的金属离子形成可溶性络合物。因此,纤维素硫酸酯盐是最具开发潜力的水溶性纤维素衍生物。但由于现有纤维素硫酸酯合成方法需要大量使用质子性溶剂和缚酸剂,产品质量不稳定、分离回收困难、生产成本高等技术和经济瓶颈,导致纤维素硫酸酯化至今没有工业产品,使这一最具应用前景的产品未能实际应用。本论文希望以下研究成果有助于破解困局：(1)采用本课题组新发现的磺化体系SO3/DCE对纤维素或秸秆粉的硫酸酯化反应进行了深入的工艺包开发及产品应用研究,从易实施、产品性能佳的角度对纤维原料种类、物料含水量、反应时间、反应温度、SO3用量、成盐条件、碱种类及用量等工艺条件进行了系统优化,对产品性能及使用效果进行了大量应用研究,实现了保证产品高性能并最大程度提高物料利用率和降低生产成本的目标。在自己搭建的生物质磺化中试平台上成功制备出公斤级别的性能优良的纤维素硫酸酯系列产品,证明了工艺工业化的可行性,同时利用13C NMR、IR、SEM、XRD、 TGA、DS和Mw等手段对产品进行了结构表征和分析。(2)立足于新工艺得到的产品作为粘胶剂的重点特性研究,对小试、中试产品的水溶性、醇溶性、成膜性、粘度特性以及水溶液与金属盐的相容性等进行了大量比较研究,证明了产品水溶性好,可获得60%以上的高浓度水溶液,当溶液中浓度达到20%以上时表现出胶体特性,具有很好的高分子性能,可以形成性能优良、晶莹剔透、质地均匀和绿色环保的薄膜。研究发现羧甲基壳聚糖、硅酸钠、硫酸亚铁等有机、无机高分子或无机盐的加入能够显著提高其粘度特性。(3)绿色粘胶剂系列配方优化及产品研发取得了重要突破。纤维硫酸酯的小试与中试产品、脲醛树脂和聚乙烯醇的水溶液对木板、金属和玻璃的拉伸剪切强度比较研究发现：纤维素硫酸酯盐系列产品对木板、金属和玻璃均具有很好的粘结效果,在等量的施胶量情况下,纤维素硫酸酯系列产品与脲醛树脂具有同等的粘结强度,二者均大大强于聚乙烯醇的粘结强度。另外,锌盐、镁盐和羧甲基壳聚糖的加入可以显著提高纤维素硫酸酯盐的粘结强度。(4)纤维素硫酸酯盐系列产品的生产成本可低于2000元/t,生产成本仅为脲醛树脂生产成本的一半或者三分之一,粘结性能可以提升二倍以上。因此,纤维硫(磺)酸单酯盐系列产品在健康环保、粘结性能和生产成本三大关注重点上都具有替代脲醛树脂等现有水溶性粘结剂的绝对优势,完全可以开发出绿色环保、无毒健康的新型水溶性粘胶剂及可广泛应用于其它领域的系列产品,作为绿色安全的无机或生物基复合材料的关键成分,其应用价值巨大,社会、经济和生态效益显著。