当今时代,随着能源危机的日益加剧和环保意识的不断增强,纤维素凭借其优良性能和巨大的潜能受到高度关注。禾本科植物在自然界中广泛存在,且纤维素含量较高,因此将禾本科植物中的纤维素进行分离提取,研究开发纤维素基材料必将具有深远意义和广阔前景。本文以3种纤维素含量较高的禾本科植物芦苇、蔗渣、龙须草为原料,测定了3种原材料的化学成分和聚合度,开辟了超声波辅助碱-酸法提取纤维素的新路径,然后选用1-丙烯基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)/二甲基亚砜(DMSO)离子液体复合溶剂为纤维素和壳聚糖的共溶剂,采用相转化法制备再生纤维素膜和纤维素/壳聚糖复合抗菌膜,并将制膜后的复合溶剂水溶液通过旋转蒸发、真空干燥的方式进行回收利用。实验中通过正交设计优化纤维素提取工艺,分析了质量分数、复合溶剂配比、凝固浴温度、复合膜中纤维素与壳聚糖质量比等因素对制膜工艺和膜性能的影响,借助扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)、旋转流变仪、热重分析仪(TGA)、万能拉力机等对纤维素、再生壳聚糖、纤维素膜、以及纤维素/壳聚糖复合膜的形貌、结构和性能进行表征,通过耐有溶剂性和耐酸碱性反映纤维素膜的化学稳定性,采用稀释涂布平板法考察复合膜的抑菌性能。主要研究内容及得到的结论如下:(1)芦苇、蔗渣、龙须草的组分以纤维素、半纤维素、木质素为主,约占所有组分的85%,纤维素含量分别为36.72%、40.13%、45.1%。铜乙二胺法测得芦苇聚合度DP1=227,蔗渣聚合度DP2=218,龙须草聚合度DP3=323。(2)对禾本科植物进行化学处理前,短暂的超声波辐射处理是必要的。最优提取工艺条件下,芦苇纤维素纯度最高,为93.5%,其次是蔗渣纤维素,纯度为92.8%,龙须草纤维素纯度最低,为90.4%。提纯后的纤维素内部为明显的纤维状结构,仍保持纤维素Ⅰ晶型,但结晶度大幅度提高,芦苇纤维素结晶度由44.05%提高到71.52%,蔗渣纤维素结晶度由43.3%提高68.7%,龙须草结晶度由49.04%提高70.9%。热稳定性得到有效增强,芦苇纤维素最大热解峰值由349℃提高到364℃,蔗渣纤维素最大热解峰值由325℃提高到353℃,龙须草纤维素最大热解峰值由334℃提高到359℃。(3)[AMIM]Cl是纤维素和壳聚糖的良好溶剂,DMSO是良性助剂。当[AMIM]Cl与DMSO质量比为2:1时,复合溶剂的溶解效果最好。90℃条件下,芦苇纤维素的溶解度为11.3%,蔗渣纤维素的溶解度13.4%,龙须草纤维素的溶解度为15.7%,壳聚糖的溶解度为7.9%。纤维素和壳聚糖在[AMIM]Cl/DMSO中的溶解和再生过程中都未伴随衍生化反应,均属于非衍生化的直接溶解,但纤维素晶型由Ⅰ型转变为Ⅱ型,壳聚糖晶型由α-壳聚糖变为β-壳聚糖,且溶液的表观黏度随温度的升高而减小,随溶质质量分数的增大而增大,随剪切速率的增大而降低,均为典型的假塑性流体流变行为。(4)复合溶剂中[AMIM]Cl与DMSO质量比为2:1时,再生纤维素的成膜性最好,都是由内而外的致密均匀。再生纤维素膜的抗拉强度和断裂伸长率随着铸膜液浓度的增大而先增强再降低,抗拉强度随着凝固浴温度的升高而先增强再降低,断裂伸长率随温度的升高而降低。纤维素质量分数为5%,凝固浴温度为25℃时,再生纤维素膜的力学性能最优,芦苇纤维素抗拉强度为90.2 MPa,断裂伸长率为13.6%;蔗渣纤维素膜抗拉强度为102.6 MPa,断裂伸长率为10.6%;龙须草纤维素膜抗拉强度为96.2 MPa,断裂伸长率为9.2%,纤维素膜表面致密平整,均匀度较高,具备优良的耐有机溶剂和耐酸碱性,热稳定性较原纤维素稍有降低。(5)纤维素/壳聚糖复合膜中两组分具有很好的相容性,并且能够形成氢键作用,热稳定性强于纤维素膜和再生壳聚糖。复合膜中,纤维素是外力主要承受者,壳聚糖则赋予其广谱抗菌性,且随着壳聚糖含量的增加,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性越强,但力学性能却因此变差。当复合膜中壳聚糖含量为3/4时,芦苇纤维素/壳聚糖复合膜抗拉强度为33.6 MPa,断裂伸长率为3.2%,蔗渣纤维素/壳聚糖复合膜抗拉强度为35.8 MPa,断裂伸长率为2.3%,龙须草纤维素/壳聚糖复合膜抗拉强度为39.3 MPa,断裂伸长率为2.4%;(6)采用旋转蒸发、真空干燥方式回收离子液体复合溶剂的回收率达到99.3%,原复合溶剂与回收复合溶剂制备的再生纤维素膜在力学性能、表面形貌、结构以及热性能方面都没有很大区别,[AMIM]Cl/DMSO复合溶剂具备极好的的可回收利用性。