纤维素内部的强氢键作用导致其熔点高于热降解温度,因此无法进行熔融加工,通常借助“溶解-再结晶(即所谓的“再生”)”制备纤维素材料。通过改变溶解与再生条件能调控再生纤维素的凝聚态结构及形貌,根据实际需要改善纤维素材料的性能。但溶解与再生参数对纤维素凝聚态结构的影响与所用离子液体种类高度相关,而且再生过程中的结构变化仍不明确。针对以上问题,本研究使用两种常用的离子液体——1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac),考察了溶解、再生条件以及干燥后处理过程对再生纤维素的凝聚态结构与其热性能的影响,深入探讨了再生纤维素升温过程中的内部结构演变,并搭建原位实验装置研究了纤维素在微晶纤维素(MCC)/[Emim]Ac/水三相体系中的再生机理。主要研究内容如下:1.考察了离子液体种类、溶解温度对再生纤维素结构的影响。研究表明不同种类离子液体溶解所得再生纤维素凝聚态结构和热性能存在明显差异。另外,溶解温度由室温提高至100°C使离子液体解离出更多的阴阳离子,不仅破坏了纤维素的氢键结构,还使纤维素发生断链,分子量下降,从而导致纤维素热稳定性下降。2.考察了再生温度和再生时间对纤维素凝聚态结构的影响,研究发现微晶纤维素在[Amim]Cl中溶解后,经过高温水浴再生得到I、II混合晶型,而低温水浴再生得到纤维素II晶型。同一再生温度下,随再生时间的延长,纤维素经历缓慢结晶的诱导期,结晶速度加快的结晶中期,在结晶后期变化缓慢,结晶度趋于平衡。纤维素结晶度随再生时间的变化符合高分子结晶动力学“S”型曲线。针对由不同干燥条件得到的两种含水量不同的再生纤维素,借助变温红外及X射线衍射表征结合二维光谱分析,对红外光谱羟基伸缩振动区域的不同种类氢键峰进行了归属,揭示了升温过程中伴随样品脱水及氧化发生的纤维素氢键网络的演变机制,阐明了水含量对再生纤维素结构及热行为的影响。3.通过搭建适于研究MCC/[Emim]Ac/水三相体系的原位再生装置,借助时间依赖性红外光谱结合二维光谱分析研究了纤维素再生过程中水、[Emim]Ac、纤维素三者的结构变化,并提出了纤维素的再生机理:体系中离子液体分游离态与结合态两种相态,再生时游离态与结合态离子液体先后与水形成氢键而从MCC溶液中脱除,纤维素分子链在离子液体脱除过程中通过疏水相互作用有序排列,分子链上羟基与水结合形成氢键。离子液体脱除时,其阳离子先于阴离子脱除进入水中。水与纤维素形成氢键大大减弱了纤维素链之间氢键的形成,因此我们推测再生时形成了水与离子液体复合物,而II晶型氢键网络结构的构建主要发生在后续的干燥过程。