氧化纤维素是一种重要的纤维素衍生物,不仅自身应用范围广泛,还可以作为中间体进一步反应,以获取功能更丰富的纤维素衍生物。2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物(TEMPO)氧化体系作为一种制备氧化纤维素的常用方法,已成为纤维素化学改性的研究热点。目前,TEMPO氧化体系氧化纤维素的研究主要集中在氧化机理、氧化条件、氧化产物特性及其应用等方面,而关于TEMPO氧化体系氧化动力学的研究较少。基于以上情况,本论文以棉短绒纤维素和漂白桉木浆为原料,研究了TEMPO氧化体系氧化纤维素过程中羧基/醛基引入规律及其动力学,为获取特定性能的氧化纤维素提供了理论指导。本论文建立了一种利用紫外分光光度计测定纸浆纤维中羧基含量的新方法。本方法是通过测定反应液中铜离子的交换量,间接测定纸浆的羧基含量。该方法具有操作简便、快捷、准确的特点。为后续研究TEMPO氧化过程提供了技术支持。以棉短绒为原料,研究了TEMPO/NaClO/NaBr体系氧化纤维素过程中的引入规律及其动力学。研究结果表明,在一定浓度范围内,反应速率常数k与TEMPO用量和NaBr用量分别成正比。温度与反应速率常数的关系符合Arrhenius方程,反应活化能Ea为55.340kJ/mol。同时,根据氧化纤维素中羧基引入量(已除去氧化前原料的羧基含量)与NaClO用量、反应温度和反应时间之间存在的数学关系,建立了TEMPO/NaClO/NaBr体系氧化纤维素过程中羧基引入量的数学预测模型。该模型的预测值与测定值之间具有良好的线性关系,其相关系数R2=0.9868,表明该模型具有较高的预测准确性。以漂白桉木浆为原料,研究了不同预处理方式、不同缓冲体系及TEMPO回用对TEMPO氧化过程及羧基引入量的影响。研究结果表明,不同预处理方式的促进程度为:打浆预处理>内切纤维素酶预处理>木聚糖酶预处理。Na2CO3-NaHCO3缓冲溶液与硼砂-Na2CO3缓冲溶液可用于TEMPO/NaClO/NaBr体系的智能化调节。此外,以废液回收的方式对体系中的TEMPO进行回用,随TEMPO回用次数的增加,TEMPO氧化体系的氧化速率逐渐降低,氧化浆中羧基引入量逐渐减少。此外,以二氯异氰脲酸钠(SDIC)代替NaClO作为氧化剂,对TEMPO/SDIC/Na Br体系氧化漂白桉木浆进行了研究。研究结果表明,TEMPO/SDIC/Na Br体系可以选择性氧化纤维素C6位伯羟基。SDIC性质更稳定、有效氯含量更高、更耐存储。其适宜的氧化条件为:温度25oC、TEMPO用量0.015g/g、NaBr用量0.1g/g。并根据氧化浆中羧基引入量与SDIC用量和反应时间之间的关系建立了TEMPO/SDIC/NaBr体系氧化漂白桉木浆过程中羧基引入量的数学预测模型。该模型具有较高的预测准确性,可用于TEMPO/SDIC/NaBr体系氧化漂白桉木浆过程中羧基引入量的预测。最后,本论文研究了漆酶/TEMPO体系对漂白桉木浆的氧化作用。研究结果表明,其适宜的反应条件为:温度35oC、TEMPO用量10%、漆酶用量20IU/g,体系pH=4.62。氧化后纸浆纤维形态及尺寸变化不大,但纤维卷曲和扭结指数均明显下降。漆酶/TEMPO氧化体系可将大量的醛基和相对少量的羧基引入到纸浆纤维上。氧化后纸浆热稳定性下降。同时,以葡萄糖和纤维二糖为模型物,研究了漆酶/TEMPO氧化体系对纸浆纤维的氧化过程,发现TEMPO以还原态和氮羰基阳离子两种形式存在于氧化过程中。氧化速率在反应开始阶段较大,在后续阶段逐渐降低并趋于稳定。